一、立项背

1、设备基本情

广西桂冠电力股份有限公司大化电厂2号主变压器额定容量120000kVA，型号为SFPSB—120000/220，冷却方式为强迫油循环风冷，由保定变压器厂于1980年制造，自1984年投运至今已34年。目前，该变压器存在制造工艺落后、内部绝缘老化严重、抗短路能力差、与发电机容量不匹配、能耗高等问题，长期稳定运行的风险较高，不能满足现今的技术要求

2、存在的主要问

1）变压器内部绝缘老化严

固体绝缘老化：根据油质数据分析，油中CO 含量已达到910μl/l，CO2 含量已达到7600μl/l ，根据《美国变压器诊断标准(FIST-3-31)-2003 》，该变压器属于固体绝缘老化且处于严重关注状态。2013年同类变压器因绝缘老化造成绕组匝间短路导致返修处理

使用寿命：GB/T 17468-2008的《电力变压器选用导则》中第8条变压器热老化率与寿命中谈到“变压器的寿命一般为20年”，目前大化2号主变压器已超过设计寿命14年。经调研，同年代、同工艺在衡水电力公司、山东莱城电厂、河北衡丰电厂、湖北省电力公司等使用的变压器（保定变压器厂生产）均已进行了更换改造

2）制造工艺存在安全隐

该变压器按照1971年国家标准生产，材料质量不高，制造工艺落后，特别是原线圈绕制方式存在较大隐患，主要是设计结构属我国早期发展阶段水平。存在结构性缺陷：其铁芯紧固采用穿心螺杆，高压线圈采用纠结式结构，线圈电磁线匝绝缘厚度是“薄绝缘”的加强型。同时该结构增大了损耗值及生产工艺的难度和稳定性。这种制造工艺经长寿命运行后易导致线圈匝间短路引起电弧放电、变压器损坏事故发生

3）损耗大、温升

2002年，2号发电机组增容改造期间，受资金限制未对该变压器进行更换，造成变压器容量与发电机容量不匹配，采取增大冷却器功率降低变压器运行温度的措施。与新变压器相比，该变压器每年增加损耗电量约966.84MWh,按上网电价0.25元/kWh计算，每年损失约电费24.171万元

二、项目创新和内

为防止变压器绝缘损坏事故的发生，避免可能造成巨大的经济损失，提高变压器安全运行可靠性和节能降耗，广西桂冠电力股份有限公司大化水力发电总厂于2017年委托广西电力工业勘察设计研究院进行大化电厂变压器技术改造方案研究，要求通过变压器技术改造，提高变压器绝缘水平，可根本解决绝缘老化问题，消除因变压器事故的隐患，解决2号主变压器能耗高以及变压器容量与发电机容量匹配的问题。为保证该主变压器优良的技术性能和安全可靠性，选择了“提高抗短路能力措施和改进计算方法、降低局放措施、降低损耗措施、降低噪音措施、防渗漏措施、磁屏蔽方法”的技术改造方案

1、提高抗短路能力的措施和改进计算方

1）采用引进的“变压器漏磁场及机械力计算”软件通过计算机进行计算，该计算方法将引进技术与现行工艺、材料相结合。并通过了模拟试验和真型产品突发短路试验进行验证

2）采用高强度纸板制作绝缘件

3）铁心采用三相五柱式，铁心叠片采用优质、高导磁晶粒取向冷轧电工钢带叠成，6级步进搭接接缝，无孔绑扎芯式结构。变压器全部绕组均采用铜绕组。高压绕组为内屏蔽连续式结构，采用半硬铜导线绕制；低压绕组为螺旋式结构，采用半硬自粘换位铜导线绕制

2、变压器局部放电控制技术措

新变压器在设计、制造工艺、原材料选用，生产、试验及现场安装等方面重视局放问题，并采取措施将局放值降低到最小程度

变压器的局部放电问题与许多因素密切相关，其主要影响有几个方面：1）变压器设计结构；2）制造工艺；3）生产环境；4）原材料质量

3、降低变压器损耗所采取的技术措

1）采用性能优良的高导磁低损耗硅钢片、降低空载损耗和噪音。采用特殊的铁芯铁轭设计，铁心重量减轻，空载损耗减小

2）根据漏磁通分布结果，合理调整各线圈各部位的导线规格，降低涡流损耗，对于本产品线圈采用换位导线，根据漏磁计算，采用不等间距的换位间隔，降低漏磁引起的环流损耗

4、低噪声技术措

1）选择合适的磁通密度及高导磁、低磁致伸缩的优质硅钢片，降低噪声

2)计算铁芯的自振频率，避开引起铁芯共振的磁致伸缩频率

3)采用国际先进的德国进口乔格线剪切铁芯片。控制铁芯压紧力。采用引进技术，设计合理的加强铁结构，消除加强铁内腔的共鸣。铁芯与油箱间采用TW型隔振橡胶垫减少铁芯噪音的传播

5、防止变压器及其附件渗漏油的具体技术措

对新变压器油箱采用有限元分析软件进行油箱机械强度分析计算：详细计算正压、负压强度、产品起吊强度、千斤顶支持强度、耐地震强度、运输强度

6、磁屏蔽方

1)采用引进的“漏磁场分析软件”计算变压器的漏磁分布，根据磁通密度选择磁屏蔽厚度

2)磁屏蔽的高度直接影响油箱的漏磁分布和损耗，其高度应高出绕组高压25-30%，以避免磁屏蔽端部处油箱局部过热

3)磁屏蔽为优质硅钢片制成的板式磁屏蔽，硅钢片用胶粘合在一起，然后外加玻璃丝带绑扎，四周用纸板绝缘。每个磁屏蔽有一个且仅有一个接地片接地，保证了一点接地

三、实施应用效

1、创新成

1）改变了主变强油循环高能耗的冷却方式，优先选用了ONAN/ONAF（70%/100%）的冷却模式，该模式是当负荷小于额定值得70%时，冷却器工作方式为自然油循环冷却方式，当负荷大于70%时冷却器工作方式为自然油循环风冷却方式，在保证了变压器冷却效果的同时大大降低了主变冷却器的功率损耗和运行噪音，实现了节能降耗和环境保护的要求

2）通过目前先进的变压器技术创新及产品结构优化，实现了2号主变压器由原来容量（120 MVA）增至（135 MVA）更完美、更科学的与2号发电机容量（114 MVA）相匹配，并且提高了抗短路能力、绝缘强度、磁屏蔽等，使得变压器效率更高，安全运行使用寿命更长。同时在不增加变压器总重且体积缩小下很好的解决了现场地基问题及空间限制问题

3）应用中的2号主变压器采用GB/T1094最新标准设计制造，变压器高压线圈使用优质铜材，并采用并联导线的适当换位方式以及换位导线与组合导线以及磁分路技术，降低了变压器的负载损耗，避免了变压器钟罩螺栓涡流发热弊端；硅钢片采用单位损耗低的优质硅钢片和多级步进搭接结构技术，大大减少了变压器的空载损耗

4）应用中的2号主变压器设置了绝缘油在线监测装置、套管绝缘在线监测装置和变压器铁芯接地电流在线监测装置，进一步提高变压器绝缘状况的判断和分析能力，及时发现变压器设备运行异常状况，保证变压器安全稳定运行

2、社会效

应用中的2号主变设备采用新标准、新材料和新工艺，并通过改变变压器冷却方式、增加变压器绝缘监测装置等方式，提高主变运行安全性和可靠性，同时也保证电网运行的稳定性和可靠性。相比旧变压器，应用的新2号主变压器空载损耗减少44.6 kW，负载损耗减少62.6kW，冷却系统损耗减少32.5kW，变压器年运行时间按7200小时计算，冷却器按变压器运行时间的70%（6000小时）计算，上网电价按0.25元/kW.h计算，新2号主变压器运行每年减少966.84 kWh的电能损耗，节约24.171万元；同时，新2号主变压器的应用，大大减少了主变压器设备维护的人力和物力，具有良好社会效益

四、对促进行业科技进步的作用和意

该技术创新为企业实现了安全生产，创造了可观经济效益，有巨大推广价值，能引领水电行业企业重视创新技术才是安全生产技术保障，积极开展“全员参与、我创新、我发明”技术革新活动，推动行业技术进步，创造社会效益意义重大