三相一體現場組裝式變壓器的選型及應用

【摘 ?要】針對本工程主變壓器的容量和廠址位置，對主變壓器采用單相變壓器、三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器方案進行技術、經濟、運行維護和運輸方式等方面的分析比較，以便選出技術經濟合理、切實可行的主變壓器型式。重點對單相變壓器組、三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器進行了技術經濟綜合比較。最終得出結論：在技術上，本工程由于受運輸條件的限制，三相一體變壓器運輸困難，應考慮采用三臺單相變壓器組或三相一體現場組裝式變壓器;在經濟上，三相一體現場組裝式變壓器與三臺單相變壓器組相比，初始投資和年運行費用均較低，且同樣具有三相一體變壓器布置簡單、清晰的優勢。因此，從技術、經濟綜合考慮，本工程主變壓器采用三相一體現場組裝式變壓器。

【關鍵詞】節能;環保;三相一體現場組裝式變壓器

1 ?概 ?述

本期工程主變壓器額定容量大（1230MVA）、電壓等級高（750kV），阻抗大（25%），運輸距離遠難度高（內陸），地處我國西北地區腹地，須慎重選擇主變壓器的型式，應綜合考慮技術、經濟、運行維護、運輸方式等方面的因素，通過分析比較，確定主變壓器型式。

2 ?技術比較

2.1 ?可靠性

1000MW等級機組的主變壓器按鐵芯和繞組結構形式劃分有單相變壓器組、三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器三種型式。

①單相變壓器組由三臺單相變壓器組成，將三臺變壓器分別布置，油路完全分開，通過外部封閉母線實現變壓器的電氣連接，在內陸地區使用量較大，生產技術較為穩定;

②三相一體變壓器設置一個油箱，用引線、管道將三相連成一體，共用一套油保護及冷卻系統，相對于單相變壓器組，耗用材料少，占地量少，有利于設備布置

和降低設備造價;

③三相一體現場組裝式變壓器設置一個油箱，用引線、管道將三相連成一體，

共用一套油保護及冷卻系統，相對于單相變壓器組，耗用材料少，占地量少，有利于設備布置、降低設備造價和節省運輸成本。

發電廠主變壓器擔負著將發電機發出的電力升壓送至電網的重要功能，其可靠性直接影響機組的運行水平，當發生故障時，可能造成非計劃停機，給電廠帶來嚴重的經濟損失，因此，設備的可靠性是主變壓器選型首先考慮的問題。

2.2 ?技術參數比較

2.2.1 ?運行損耗

變壓器的空載損耗和負載損耗直接反應變壓器運行的有功功率損耗。本期工程主變壓器額定容量為1230VA，可采用一臺容量為1230MVA的三相一體變壓器、一臺容量為1230MVA三相一體現場組裝式變壓器或三臺容量為410MVA的單相變壓器。

由此可見，三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器的空載損耗和負載損耗較單相變壓器組低。

2.2.2 ?金屬材料消耗

單相變壓器組總重約為290t×3=870t，三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器約為700t，單相變壓器組重量是三相一體變壓器的1.24倍;

因此，單相變壓器組耗用鋼材和有色金屬量是三相一體變壓器的1.20-1.3倍。

2.3 ?布 ?置

主變壓器型式的選擇不僅影響機組運行的可靠性和經濟性，同時也關系到主廠房A列前的設備布置。由于三相變壓器與三相一體現場組裝式變壓器布置一致，以下均寫成三相變壓器。

與三相變壓器比較，單相變壓器存在以下問題：

2臺機組共有8臺變壓器（主變不設備用相），主廠房A列前設備布置較為擁擠，給運行維護和管理帶來不便;

由于單相主變壓器之間的距離不滿足防火要求，需設置防火墻，對變壓器通風散熱有影響;

單相主變壓器低壓側采用封閉母線構成△接線，造成主變壓器附近布置擁擠，封閉母線支撐構架有所增加;

單相主變壓器數量的增加，導致變壓器油池、消防設施的增加，影響循環水管等地下設施的布置;

采用三相變壓器，避免了單相變壓器的上述問題，主廠房A列前布置清晰、簡單，設備安裝簡便，節省占地面積，減少土建費用，很明顯在布置上三相變壓器優于單相變壓器。

2.4 ?技術比較結論

對表2.5在技術上三相一體變壓器其他類型變壓器。但由于本工程屬于西北地區、內陸地區，三相一體變壓器在運輸上難度超大，幾乎已經無法運輸過來，而三相一體現場組裝式變壓器解決了運輸問題，有較好的保留了三相一體變壓器的技術優點，因此三相一體現場組裝式變壓器較適合本工程使用。

3 ?經濟比較

主變壓器采用三相一體變壓器、三相一體現場組裝式變壓器和單相變壓器進行經濟比較，內容包括變壓器和封閉母線的設備價格和建安費。

3.1 ?變壓器設備費

3.1.1 ?設備費

根據表3.1.1的價格，本期工程6臺單相主變壓器和2臺三相主變壓器的設備費為：

3.2 ?封閉母線設備費

根據表3.2，本工程采用三相一體變壓器時封閉母線的設備費和安裝費較單相變壓器可節省2×（279+7.68-210-4.2）=144.96萬元。

3.3 經濟比較結論

綜上所述，三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器比3個單相變壓器造價低，明顯的減少初投費用。

4 ?運行維護

4.1 ?單相變壓器的維護

在運行維護方面，單相變壓器組存在以下問題：

變壓器的數量較三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器多，增加了變壓器、封閉母線和消防設施的運行維護工作量;

由于變壓器的數量較多，造成布置擁擠，設備的運行維護不方便;

4.2 ?三相一體變壓器和三相一體現場組裝式變壓器的維護

在運行維護方面，三相變壓器的優點是變壓器數量少，運行維護簡單，工作量小。

本工程若采用三相一體現場組裝式變壓器，可保留組裝廠房或組裝廠房地基基礎。若變壓器出現嚴重故障無法使用，可以在本工程現場先檢測變壓器故障原因及檢測損壞部件，如不能修復，再在廠家進行生產故障或損壞部件，將變壓器移至現場組裝廠房，進行解體維修或更換，合格后組裝進行試驗確認，最后歸位。避免了像單相變壓器和三相一體變壓器一樣需運回廠家檢修，與單相變壓器相比較，降低了運輸難度，節省了運輸時間和運輸成本。

4.3 ?結 ?論

綜上所述，無論采用單相變壓器、三相一體現場組裝式變壓器還是三相一體變壓器，在運行維護方面均存在一定的問題，采用三相一體變壓器具有很大的難度。根據上述分析，在運行維護方面，三相一體現場組裝式變壓器較單相變壓器和三相一體變壓器具有明顯優勢。

5 ?運 ?輸

1000MW級機組主變壓器的外形和重量較大，在變壓器選型時，不僅要進行技術經濟比較，還應考慮運輸條件和費用，運輸問題是制約大型變壓器選型的重要因素。

三相一體現場組裝式變壓器能從根本上解決變壓器的運輸問題，降低運輸成本。

6 ?結 ?論

綜上所述，本工程主變壓器采用三相一體現場組裝式變壓器是最優選擇。

參考文獻：

[1] DLT 573-2010 電力變壓器檢修導則.國家能源局，2010.

[2] 火力發電廠節能技術及應用[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3] 超限運輸車輛行駛公路管理規定.中華人民共和國交通運輸部令 2016 年第 62 號

基金項目

寧夏回族自治區重點研發計劃一般科技項目（三相一體現場組裝式變壓器的新技術的應用，2018BDE63025）

作者簡介：

秦鑫（1986-），男大學本科，中級工程師，所學專業電氣工程及其自動化，國電浙能寧東發電有限公司電氣專責，主要從事火力發電廠電氣檢修管理。

（作者單位：國電浙能寧東發電有限公司）