三相一体现场组装式变压器的选型及应用

【摘  要】针对本工程主变压器的容量和厂址位置，对主变压器采用单相变压器、三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器方案进行技术、经济、运行维护和运输方式等方面的分析比较，以便选出技术经济合理、切实可行的主变压器型式。重点对单相变压器组、三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器进行了技术经济综合比较。最终得出结论：在技术上，本工程由于受运输条件的限制，三相一体变压器运输困难，应考虑采用三台单相变压器组或三相一体现场组装式变压器;在经济上，三相一体现场组装式变压器与三台单相变压器组相比，初始投资和年运行费用均较低，且同样具有三相一体变压器布置简单、清晰的优势。因此，从技术、经济综合考虑，本工程主变压器采用三相一体现场组装式变压器。

【关键词】节能;环保;三相一体现场组装式变压器

1  概  述

本期工程主变压器额定容量大（1230MVA）、电压等级高（750kV），阻抗大（25%），运输距离远难度高（内陆），地处我国西北地区腹地，须慎重选择主变压器的型式，应综合考虑技术、经济、运行维护、运输方式等方面的因素，通过分析比较，确定主变压器型式。

2  技术比较

2.1  可靠性

1000MW等级机组的主变压器按铁芯和绕组结构形式划分有单相变压器组、三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器三种型式。

①单相变压器组由三台单相变压器组成，将三台变压器分别布置，油路完全分开，通过外部封闭母线实现变压器的电气连接，在内陆地区使用量较大，生产技术较为稳定;

②三相一体变压器设置一个油箱，用引线、管道将三相连成一体，共用一套油保护及冷却系统，相对于单相变压器组，耗用材料少，占地量少，有利于设备布置

和降低设备造价;

③三相一体现场组装式变压器设置一个油箱，用引线、管道将三相连成一体，

共用一套油保护及冷却系统，相对于单相变压器组，耗用材料少，占地量少，有利于设备布置、降低设备造价和节省运输成本。

发电厂主变压器担负着将发电机发出的电力升压送至电网的重要功能，其可靠性直接影响机组的运行水平，当发生故障时，可能造成非计划停机，给电厂带来严重的经济损失，因此，设备的可靠性是主变压器选型首先考虑的问题。

2.2  技术参数比较

2.2.1  运行损耗

变压器的空载损耗和负载损耗直接反应变压器运行的有功功率损耗。本期工程主变压器额定容量为1230VA，可采用一台容量为1230MVA的三相一体变压器、一台容量为1230MVA三相一体现场组装式变压器或三台容量为410MVA的单相变压器。

由此可见，三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器的空载损耗和负载损耗较单相变压器组低。

2.2.2  金属材料消耗

单相变压器组总重约为290t×3=870t，三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器约为700t，单相变压器组重量是三相一体变压器的1.24倍;

因此，单相变压器组耗用钢材和有色金属量是三相一体变压器的1.20-1.3倍。

2.3  布  置

主变压器型式的选择不仅影响机组运行的可靠性和经济性，同时也关系到主厂房A列前的设备布置。由于三相变压器与三相一体现场组装式变压器布置一致，以下均写成三相变压器。

与三相变压器比较，单相变压器存在以下问题：

2台机组共有8台变压器（主变不设备用相），主厂房A列前设备布置较为拥挤，给运行维护和管理带来不便;

由于单相主变压器之间的距离不满足防火要求，需设置防火墻，对变压器通风散热有影响;

单相主变压器低压侧采用封闭母线构成△接线，造成主变压器附近布置拥挤，封闭母线支撑构架有所增加;

单相主变压器数量的增加，导致变压器油池、消防设施的增加，影响循环水管等地下设施的布置;

采用三相变压器，避免了单相变压器的上述问题，主厂房A列前布置清晰、简单，设备安装简便，节省占地面积，减少土建费用，很明显在布置上三相变压器优于单相变压器。

2.4  技术比较结论

对表2.5在技术上三相一体变压器其他类型变压器。但由于本工程属于西北地区、内陆地区，三相一体变压器在运输上难度超大，几乎已经无法运输过来，而三相一体现场组装式变压器解决了运输问题，有较好的保留了三相一体变压器的技术优点，因此三相一体现场组装式变压器较适合本工程使用。

3  经济比较

主变压器采用三相一体变压器、三相一体现场组装式变压器和单相变压器进行经济比较，内容包括变压器和封闭母线的设备价格和建安费。

3.1  变压器设备费

3.1.1  设备费

根据表3.1.1的价格，本期工程6台单相主变压器和2台三相主变压器的设备费为：

3.2  封闭母线设备费

根据表3.2，本工程采用三相一体变压器时封闭母线的设备费和安装费较单相变压器可节省2×（279+7.68-210-4.2）=144.96万元。

3.3 经济比较结论

综上所述，三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器比3个单相变压器造价低，明显的减少初投费用。

4  运行维护

4.1  单相变压器的维护

在运行维护方面，单相变压器组存在以下问题：

变压器的数量较三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器多，增加了变压器、封闭母线和消防设施的运行维护工作量;

由于变压器的数量较多，造成布置拥挤，设备的运行维护不方便;

4.2  三相一体变压器和三相一体现场组装式变压器的维护

在运行维护方面，三相变压器的优点是变压器数量少，运行维护简单，工作量小。

本工程若采用三相一体现场组装式变压器，可保留组装厂房或组装厂房地基基础。若变压器出现严重故障无法使用，可以在本工程现场先检测变压器故障原因及检测损坏部件，如不能修复，再在厂家进行生产故障或损坏部件，将变压器移至现场组装厂房，进行解体维修或更换，合格后组装进行试验确认，最后归位。避免了像单相变压器和三相一体变压器一样需运回厂家检修，与单相变压器相比较，降低了运输难度，节省了运输时间和运输成本。

4.3  结  论

综上所述，无论采用单相变压器、三相一体现场组装式变压器还是三相一体变压器，在运行维护方面均存在一定的问题，采用三相一体变压器具有很大的难度。根据上述分析，在运行维护方面，三相一体现场组装式变压器较单相变压器和三相一体变压器具有明显优势。

5  运  输

1000MW級机组主变压器的外形和重量较大，在变压器选型时，不仅要进行技术经济比较，还应考虑运输条件和费用，运输问题是制约大型变压器选型的重要因素。

三相一体现场组装式变压器能从根本上解决变压器的运输问题，降低运输成本。

6  结  论

综上所述，本工程主变压器采用三相一体现场组装式变压器是最优选择。

参考文献：

[1] DLT 573-2010 电力变压器检修导则.国家能源局，2010.

[2] 火力发电厂节能技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2007.

[3] 超限运输车辆行驶公路管理规定.中华人民共和国交通运输部令 2016 年第 62 号

基金项目

宁夏回族自治区重点研发计划一般科技项目（三相一体现场组装式变压器的新技术的应用，2018BDE63025）

作者简介：

秦鑫（1986-），男大学本科，中级工程师，所学专业电气工程及其自动化，国电浙能宁东发电有限公司电气专责，主要从事火力发电厂电气检修管理。

（作者单位：国电浙能宁东发电有限公司）