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En este documento, para un renovación del transformador de 40MVA/110kV, exploramos el método de reacondicionamiento del transformador a 50MVA mediante el uso de nueva tecnología y materiales de acuerdo con la estructura de aislamiento actual, manteniendo algunas partes importadas, para lograr el propósito de extender la vida útil del transformador. mejorando la resistencia al cortocircuito y ahorrando dinero.
Junto con el rápido crecimiento de la economía moderna, la contradicción entre el aumento de la demanda de carga y la falta de capacidad original de transmisión y subestación se está volviendo cada vez más prominente, y el nuevo equipo está limitado por factores como el capital, los recursos de la tierra y la duración de la construcción. , entonces, cómo restaurar el transformador usado, ahorrar dinero y extender la vida útil del equipo se ha convertido en un tema candente en la industria de la energía.
Ya en 2004, algunos académicos propusieron que la renovación del transformador debe combinarse con una mayor resistencia a los cortocircuitos y la necesidad de prestar atención al impacto de la expansión en los accesorios del grupo. Algunos académicos también han modificado un transformador para una planta eléctrica de 60MVA a 70MVA, mientras que otros han propuesto modificar solo el equipo de enfriamiento externo del transformador para aumentar la capacidad del transformador.
Con respecto a la renovación de transformadores, la industria eléctrica ha investigado mucho, ha propuesto una variedad de soluciones y ha adquirido experiencia práctica.
Sin embargo, estas medidas no están estandarizadas y no se menciona cómo prolongar la vida útil del transformador después de la actualización.
Una estación transformadora compró un lote de transformadores de potencia de 40MVA/110kV en la década de 1990, que ha estado en funcionamiento durante más de 20 años y en buenas condiciones, pero con el rápido desarrollo económico de la región, el consumo de electricidad ha ido aumentando año tras año. y los transformadores han estado operando bajo sobrecarga durante más tiempo, por lo que la vida útil del transformador está llegando al final.
Los transformadores reacondicionados se pueden comprar nuevos o viejos transformadores reacondicionados.
En los últimos años, el precio de los transformadores ha ido en aumento, tanto porque los materiales y los costos de mano de obra se han encarecido como porque los nuevos transformadores se han vuelto más caros debido a las medidas tomadas para cumplir con los nuevos requisitos de resistencia de cortocircuito de la red nacional.
Los transformadores reacondicionados enfrentan mayores costos, además, los principales materiales de los primeros transformadores antiguos generalmente son materiales importados, como láminas de acero al silicio, bujes, interruptores, etc. Estas piezas aún están en buenas condiciones después de 20 años de operación, reutilice estas piezas importadas para posponer la renovación de equipos de transmisión y subestaciones, lo que puede generar un valor económico considerable, que también se ha convertido en un tema importante para la red.
El proceso de producción de transformadores en China hace 20 años fue atrasado y la resistencia de los materiales de aislamiento era baja, lo que llevó a que el volumen de los transformadores antiguos fuera mayor que el de los transformadores del mismo tamaño en la actualidad, y la estructura de aislamiento de los transformadores de corriente es más razonable y la calidad de los materiales y el nivel de fabricación es mejor.
El transformador antiguo es el modelo SZ-40000/110, estructura de doble devanado del transformador reductor, los requisitos de los transformadores reacondicionados son los siguientes.
(1) ampliar la capacidad a 50MVA (25% de expansión), la vida útil del transformador después de la transformación y el equivalente de vida útil del transformador de nueva producción.
(2) Teniendo en cuenta que muchos materiales del antiguo transformador son importados y en buenas condiciones de funcionamiento, se deben conservar el núcleo, los bushings y los interruptores originales, mientras que otras partes dependerán de condiciones específicas.
3）la renovación del transformador debe cumplir con los últimos requisitos de resistencia a cortocircuitos de la red.
(4) Después de considerar la depreciación de la chatarra de cobre, el costo de reacondicionamiento es menor que la nueva compra del transformador de 50MVA/110kV.
Bajo la premisa de retener el núcleo total del transformador, el diseño del devanado se vuelve muy crítico. El diseño no solo debe cumplir con el tamaño del núcleo original, sino que también debe tener en cuenta el aumento de corriente y las pérdidas causadas por el aumento de la temperatura del devanado después del aumento de capacidad.
Los transformadores reacondicionados están diseñados para aumentar el área de la sección transversal del cable para que la densidad de corriente del devanado no aumente en un factor del 25% y para controlar el aumento de temperatura y las pérdidas para que no aumenten significativamente.
Los transformadores más antiguos con mayores distancias de aislamiento pueden aumentar la ocupación efectiva de cobre en el mismo volumen de ventana. Después del aumento del cobre, la densidad eléctrica del devanado de bajo voltaje solo aumenta un 12 % en comparación con el diseño original, y la densidad eléctrica del devanado de alto voltaje aumenta un 9,7 %.
Para llenar más cables de cobre dentro de la misma ventana, el esquema de renovación del transformador reduce el espacio entre devanados y la distancia entre el devanado y el yugo en comparación con el transformador anterior, y también toma las medidas de refuerzo de aislamiento necesarias para garantizar la confiabilidad del aislamiento.
(1) El papel de envolver de cobre del devanado de alto voltaje se incrementa de 4 capas a 5 capas, el papel del envoltorio es eliminar la acumulación de impurezas de fibra en el aceite en cualquier caso y la formación de pequeños puentes semiconductores y el fenómeno de cortocircuitando los dos electrodos, lo que puede aumentar efectivamente la fuerza de campo permitida del extremo del devanado.
(2) el extremo del devanado de alta presión aumenta un anillo de esquina, su función es separar el extremo del gran espacio de aceite en un pequeño espacio de aceite, para aumentar el final de la presión del aceite; el segundo es aumentar el final de la distancia de descarga a lo largo de la superficie. El ángulo del anillo angular debe ser similar a la forma de la línea equipotencial final.
(3) el extremo del devanado de la torta de la línea instaló una almohadilla en forma de U, que puede aumentar efectivamente el primer extremo del devanado de la torta de la línea a lo largo de la superficie de la distancia de fuga, aumentar el voltaje de descarga del devanado a tierra, mejorar la resistencia del aislamiento del transformador.
Las condiciones de simulación son 480 kV para la sobretensión aplicada por rayos de alta tensión y la puesta a tierra del devanado de baja tensión. Los resultados muestran que después de reducir la distancia de aislamiento, la intensidad de campo al final del devanado de alta tensión aumenta de 33,6 kV/mm a 35,3 kV/mm, pero después de utilizar las medidas de refuerzo de aislamiento anteriores, el valor permisible de intensidad de campo es 35.5kV/mm, que es un factor de seguridad mayor a 1 y cumple con los requerimientos del proyecto.
Se ha adquirido mucha experiencia práctica en el estudio de la resistencia de cortocircuito de los transformadores, y el objetivo principal del estudio es garantizar el equilibrio estructural del transformador, reducir la fuerza electrodinámica durante el cortocircuito y fortalecer el soporte del devanado. . De acuerdo con las características especiales de la renovación de este transformador, en base a varias experiencias, las medidas específicas para mejorar la resistencia al cortocircuito de este transformador son las siguientes.
(1) El cable de bobinado adopta un cable semirrígido con un límite elástico de más de 150MPa, y el cable es un cable de transposición autoadhesivo para mejorar la estabilidad de la amplitud.
(2) El devanado se ensambla con un tratamiento de secado a presión constante, lo que aumenta el número de tiras de arriostramiento, y la distancia entre las tiras de arriostramiento adyacentes es inferior a 120 mm.
(3) el uso de la dureza de la placa de presión superior e inferior, la fuerza de precarga axial es mayor que el valor calculado de la fuerza de cortocircuito axial y deja suficiente margen.
4）Adopte papel aislante de alta densidad perforado en la almohadilla, mejore el módulo elástico de la almohadilla, para mejorar la estabilidad axial del transformador. Después de tomar las medidas anteriores, los resultados del cálculo de la fuerza de cortocircuito del transformador modificado se muestran en la Tabla 2 y todas las fuerzas están garantizadas con un margen suficiente.
Otro problema importante causado por la expansión es el aumento de temperatura. Un aumento del 25 % en la corriente del devanado da como resultado un aumento significativo en las pérdidas de carga, y el aumento de temperatura resultante es un tema clave en la renovación de transformadores.
Después del cálculo, la pérdida de carga máxima del transformador aumentó de 172,5kW antes de la transformación a 241,6kW. Si no se toman contramedidas, la temperatura del aceite y la temperatura del devanado aumentarán significativamente, lo que no contribuye a prolongar la vida útil del transformador.
Por lo tanto, además de optimizar los canales internos de aceite de enfriamiento de los devanados, fue necesario agregar ventiladores en la parte inferior del transformador y cambiar el método de enfriamiento del transformador de ONAN a ONAF instalando tres ventiladores con un volumen de aire de 480 m3/min en la parte inferior del devanado.
Con el fin de resolver completamente el problema del aumento de temperatura y garantizar que la vida útil de los transformadores reacondicionados sea de más de 20 años, la solución de modernización utiliza aceite aislante de éster natural líquido aislante de alta temperatura como medio de refrigeración del aislamiento del transformador, mientras que el papel de envoltura del devanado de cobre utiliza papel modificado térmicamente, y el sistema de aislamiento interno del transformador debe utilizar material de aislamiento de alta temperatura del sistema de aislamiento semimixto especificado del transformador sumergido en líquido. sistema, los límites de aumento de temperatura permitidos están de acuerdo con los requisitos del sistema de aislamiento semi-mixto. Los beneficios de usar aceite aislante de éster natural son.
(1) El aceite aislante de éster natural se extrae de semillas de plantas, que tiene una alta tasa de degradación natural y reduce las emisiones de CO2 durante el proceso de producción y uso, respondiendo a la demanda de protección del medio ambiente verde.
(2) El punto de ignición del aceite aislante de éster natural es superior a 300 ℃, lo que reduce efectivamente la probabilidad de incendio del renovación del transformador y simplifica las medidas de extinción de incendios en las subestaciones.
(3) El contenido de agua saturada del aceite aislante de éster natural es mayor, lo que juega un papel importante en el secado de los materiales aislantes internos durante el funcionamiento de los transformadores y ayuda a prolongar la vida útil de los transformadores.
(4) Los transformadores de aceite aislante de éster natural tienen una mejor capacidad de sobrecarga. Donde el aumento de temperatura permitido se selecciona de acuerdo con el estándar GB1094.14 para el sistema de aislamiento semimixto.
Con el sistema de aislamiento semimixto y aceite aislante de éster natural, la temperatura del aceite y el aumento de la temperatura del punto caliente del devanado tienen un margen considerable de acuerdo con el valor permitido del estándar, y se puede garantizar que la vida útil del transformador sea comparable a la vida de un transformador recién comprado.
Debido a la expansión del 25 %, las pérdidas con carga de los transformadores aumentaron en aproximadamente un 40 %, las pérdidas sin carga permanecieron iguales y el peso de los transformadores aumentó en 0,9 t.
Los transformadores aún están en buenas condiciones con componentes importados. Dado que algunas partes del transformador todavía están en buenas condiciones, el costo de la actualización es aproximadamente el 68,8% del costo de comprar un transformador nuevo. Las ventajas del transformador modificado son las siguientes.
1) La calidad está garantizada al continuar usando las partes importadas del núcleo, el interruptor y el buje del transformador original.
2) Modificado a sistema de aislamiento semi-mixto con aceite aislante de éster natural, mayor vida útil y mayor capacidad de sobrecarga.
3) El renovación del transformador tiene suficiente resistencia a los cortocircuitos.
4) El precio de la transformación es más económico que comprar un transformador nuevo a estrenar.
En este trabajo he incrementado la capacidad de un transformador de 110kV, que ha estado en operación por más de 20 años, de 40MVA a 50MVA.
Las siguientes conclusiones se pueden extraer del cálculo y la verificación del programa de actualización.
Después de retener el núcleo, el refuerzo de aislamiento del devanado puede reducir la distancia de aislamiento en consecuencia para aumentar los conductores de cobre tanto como sea posible en el espacio limitado; se toman medidas para mejorar la resistencia a los cortocircuitos.
El sistema de aislamiento semi-híbrido, el uso de aceite aislante de éster natural, el aumento externo de ventiladores. aumento de la temperatura de renovación del transformador en línea con los requisitos estándar, la vida puede ser comparable con el nuevo transformador.
El costo de renovación del transformador es aproximadamente el 70% del costo de un transformador nuevo, que tiene un valor económico y social muy alto. Luego de la verificación y cálculo, la expansión del transformador de 40MVA a 50MVA es completamente factible.
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