阳城电厂500kV站线路高抗冷却方式改进措施浅.doc

阳城电厂500kV站线路高抗冷却方式改进措施浅析摘要：我厂一期由外资参建的阳城电厂和国内集资建设，是''九五”期间国家重点建设项目， 是贯彻国家由能源基地向负荷中心送电，在煤炭产地发展坑口电站，变输煤为输电输煤并重 方针的重点建设工程关键词：高抗冷却方式改进措施存在问题近年来，我国500千伏长距离输电线路不断增加，在煤炭产地发展坑口电站，变输煤为 输电输煤并重方针的重点建设工程500千伏阳城电厂送出工程，从阳城电厂以“专厂、专 线、专供”方式送电到江苏阳城电厂一期工程建设规模为6X350兆瓦，扣除厂用电外， 输送容量为1950兆瓦二期扩建2x 600兆瓦，总输送容量为3050兆瓦受端落点为江苏 淮安地区，输送距离长达700余公里为了增加输电线路的输送能力，提高系统的暂态稳定极限，解决弱连接系统因输送功率 大而引起的低频振荡，改善并联线路之间的负荷分配以降低线路的损耗这条超高压大容量 长距离交流输电系统中在三堡站的东三线安装了串联电容补偿装置，补偿了在输电线路上部 份无功损耗，同时也可改善电网受端电压质量为了补偿高压输电线路的电容和吸收其无功功率，防止电网轻负荷时因容性功率过多引 起的电压升高。

路两端安装了并联电抗器一、电抗器的作用并联电抗器是超高压电网中普遍采用的重要电气设备之一它在电网中的 作用主要有以下四点：1. 降低工频电压升高超高压输电线路一般距离较长，从二、三百公里至数百公里同时，由于采用了分裂导 线，所以线路的电容很大，每条线路的充电容性功率可达二三十万千乏；大量容性功率通过 系统感性元件（发电机、变压器和输电线路）时，末端电压将要升高，即所谓“容升”现象 在系统小运行方式时，这种现象尤为严重在长线路首末端装设并联电抗器，可补偿线路上 的电容电流，削弱这种容升效应，从而限制工频电压的升高.例如：某500kV线路，长度为 250Km,若无并联电抗器时，空载时线路末端电压为首端电压的1.41倍电网是不容许在 这样高的电压下运行的，并联电抗器的接人能抑制超高压线路的工频电压升高，而补偿的效 果取决于电抗器相对线路充电无功功率的容量；并联电抗器的容量QL对空载长线电容无功 功率的比值QL/Qc称为补偿度通常，补偿度选在40%左右，东明站、三堡站选用的并联 电抗器的容量为40MVAR2. 降低操作过电压操作过电压常常是在工频电压升高的基础上出现的，如甩负荷；切除接地故障和重合闸等。

所以，工频电压升高的程度直接影响操作过电压的幅值因此，加装电抗器后，由于工频电 压的升高得到了限制，操作过电压也随之降低3. 避免发电机带长线出现的自励磁线路终端甩负荷、计划性合闸和并网等情况，都将形成较长时间的发电机带空载长线的运行 方式，计划性合闸是容性阻抗，因而可能导致发电机的自励磁自励磁引起的工频电压升高可能达到额定电压的1.5-2. 0倍，甚至更高，它不仅使得并网 时的合闸操作（包括零点升压）成为不可能,而且其持续发展也将严重威胁网络中电气设备的 安全运行，这是不容许的并联电抗器能大量补偿容性无功功率，从而破坏了发电机自励磁 条件4. 有利于单相自动重合闸为提高运行可靠性，超高压电向中常采用单相自动重合闸，即当线路发生单相接地故障时， 立即断开该相线路，待故障处电弧熄灭后再重合该相但山于输电线路存间电容和电感, 故障相断开短路电流后；非故障相将经这些电容和互感向故障相继续提供电弧电流，即所谓 “潜供电流”，使电弧难于熄灭.如果线路上有并联电抗器，其中性点经小电抗器接地（小电 抗器容量小而感抗值高），就可以限制或消除单相接地电弧的潜供电流，使电弧熄灭，重合 闸成功二、 高抗运行中存在的问题500千伏阳城电厂三组西安变压器厂高抗（型号BKD-40000/500）,在几年运行中，存在的问 题有部分部件渗油、隔膜破裂缺陷。

西安变压器厂高抗在夏季油温超标，告警信号不断发出， 是威胁安全生产的重要问题并联电抗器的损耗是表征其质量优劣的一个重要指标，它有线圈损耗、铁芯损耗和杂散 损耗二部分组成线圈损耗包括线圈的电阻损耗、涡流损耗，并联导线中电流分布不均匀产 生的损耗；铁芯损耗包括铁芯损耗、铁芯附加损耗和磁分路损耗；杂散损耗包括引线损耗、 油箱损耗、油箱及金属构件中的损耗其中，线圈损耗约占6%以上，杂散损耗约占25%以 上，铁芯损耗约占10%以上超高压大容量充油电抗器的外形与变压器相似，但内部结构不同；变压器的绕组有一次 绕组和二次绕组，铁芯磁路中设有气隙，而电抗器只是一个磁路带气隙的电感线圈由于系 统运行的需要，要求电抗器的电抗值在一定范围内恒定，即电压与电流的关系是线性的；所 以并联电抗器的铁芯磁路中必须带有气隙并联电抗器的电抗值x可用下式表示， x= sNS u o u f / L,3—电源角频率N—线圈匝数S—铁芯截面积U 0一真空磁导率u f一矽钢片及气隙的综合磁导率L一磁路的平均长度不难看出，要使电抗器的电抗值恒定，必须控制磁通密度不超过一定范围，才能使所不随电 压变化铁芯上带有气隙后，增大了磁路的磁阻，限制磁饱和，使ur趋于稳定，从而使电 抗值X在一定范围内稳定。

三、 并联电抗器的结构型式与选择对于500kV及以上电压等级的并联电抗器，山于相间绝缘问题，大多数采用单相结构 目前高电压大容量并联电抗器只采用芯式结构芯式电抗器芯式电抗器具有带多个气隙的 铁芯，外套线圈气隙一般由不导磁的砚石组成.由于其铁芯磁密高固此材料消耗少、结构 紧凑，自振频率高；存在低频共震可能性较少，主要缺点是加工复杂，技术要求高，振动和 噪声较大我厂并联电抗器（西安变压器厂高抗），都采用油浸自冷式，散热器属板式散热器散热 器与周围空气热交换主要是对流换热，辐射传热则较为微弱由于高抗内部油温的不同，油的密度也不同，密度差产生重位差使高抗上部温度较高的油 经上部汇集管分流至散热片，经板式散热器降温向下流动，经下部汇集管回流至高抗内部， 吸收热量后上升，从而形成自然循环由于是自然循环，散热器的散热效果与环境温度、空 气流动速度及方向、散热器的布置有密切关系高抗内部绕组产生热量，都是通过自然循环 方式进入散热器散热器的散热效果与内部油流和外部空气的相对流动方式有关散热器内部油流是自上 而下流动的，周围空气吸热后向上流动，形成一种逆向流动的传热方式在无风天气，主要 是逆向流动；有风天气，由于空气的横向流动，会产生横向流动的传热方式，既有横向流动 方式又有逆向流动，形成一种叉流的传热方式，散热效果与空气的流动速度密切相关。

电抗器日常运行中，基本上处于叉流的传热方式考虑两种高抗内部各种损耗产生的温度的差别 外，高抗自然循环冷却散热器的安装位置对冷却的效率的高低起作很大作用如图1-2所示，图1高抗散热器平行防火隔离墙，图2高抗散热器垂直防火隔离墙在无风 天气，图1和图2高抗散热器的安装位置与散热无关；有风天气，进入散热器的空气的流动 速度差别较大，空气流速越大对流换热效果越好图1高抗散热器平行防火隔离墙，有助于 空气的流通，产生一种类似与喷嘴效应，可以提高流经散热器的空气平均流速，对流换热效 果好；而图2高抗散热器垂直防火隔离墙，减小了通流面积，阻碍了流经散热器的空气平均 流速，对流换热效果相对较差考虑两种高抗内部各种损耗产生的温度的差别外，图1高抗 和图2高抗散热器的安装位置对冷却的效率的高低起较大的作用防火墙， 散热片图14 I T^-o图2我厂电抗器布局如图2,运行中的电抗器上层油温不宜超过85度，高抗在每年的七、八月 份曾经多次出现绕组温度高告警情况，绕组温度超过95°C （告警值）高抗绕组温度，夏季 最高温度可达90笆左右，冬季最低温度45©左右虽然绕组温度表指示可能有所偏差，但 高抗长期长期在高温下运行，对安全生产及设备使用寿命都有极大影响。

散热器垂直防火隔 离墙，减小了通流面积，阻碍了流经散热器的空气平均流速，对流换热效果相对较差，为此 采取了外置强迫风冷风扇具体改造如下：晋城地区地处山西东南部，夏季气温偏高一年多的电抗器运行实践证明，夏季运行时，电抗器顶层油温最高达83度，而按设计要求85度时发温度高报警，95度时跳闸随 着机组投运数量的增加及电抗器负荷的增大，ONAN冷却方式已经影响了电抗器的安全运 行具体方案如下：1、 在每台电抗器前后散热器下方各增加两台轴流风机风机设计要求为:380V, 750W,风量在10000~9000m3/h之间风机采用60#角钢架子单独固定，具体布置 如图5o2、 每相电抗器风机总电源分别取自500KV站1#、2#、3#检修电源箱内第一路保险 开关(32A)o3、 总电源电缆型号为ZRKVV3*10+l*6电缆敷设从检修箱到就地箱采用沿电抗器 电缆沟桥架敷设风机电缆型号为ZRKVV4*1.5o就地箱到风机处电缆采用镀锌 钢管与金属软管结合的方法敷设每线B相电抗器就地设一电源箱，箱内总开关 为32A,分设六个10A小开关4、 材料备件准备：轴流风机：18台电力电缆：3*16+1*10 100米电力电缆：4*1.5 200米配电箱： 三个(包括一个32A开关和六个15A开关)镀锌钢管：100米金属软管：50米60#角钢：80米风机支持架子规格:长*宽*高=3005*550*1305单位:mm轴流风机图5理论分析认为，在外界环境温度一定的条件下，以逆流效果最好，横流次之，顺流最差。

采 取风扇垂直于散热器由底向上吹，属于逆流，换热效果最好采取风扇平行于散热器，属于 横流，换热效果次于逆流虽然必造后有许多不足之处如：1、风机不能随温度高低自动启动 停止；2、轴流风机使用寿命不长，维护量相对大但是造价相对低廉，效果也非常不错， 改造后在夏季投入运行后高抗温度降低约10 ©延长了电抗器使用寿命，消除了设备运行 中不安全因素，提高了线路及站内设备整体可靠性建议：1、建议高抗制造厂家，设计修改为散热器平行防火隔离墙布置。