淺談變壓器風冷控制系統二次回路的改進范文

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1實施背景

1.1現狀簡述

主變壓器冷卻系統可分為油浸自冷式、油浸風冷式、強迫油循環冷卻方式3種。220kV及以上變電站主變壓器主要應用的都是強迫油循環冷卻方式。目前存在問題是變電站風冷控制箱結構性能上沒有優化選擇，沒有單獨的直流控制電源，不方便使用和斷開進行回路檢修。風冷系統電源備自投功能不可靠，投入工作兩段電源相互切換不可靠。操作面板指示燈顯示不完善，指示燈不能完整顯示操作現狀。制造廠家生產水平也參差不齊，對風冷系統二次回路設計不完善，風冷系統功能選擇著重點不統一，通信能力不足，不能全部滿足電網對主變風冷系統運行的實際要求。

1.2問題分析

老式風冷控制系統設備元器件容易損壞，危及檢修人員安全，主要是因為主變風冷控制系統與主變端子箱主變本體非電量信號集成在同一個端子箱內，有交流電竄直流的現象，且沒有設獨立風冷控制箱，結構不合理。風冷系統故障后不能及時消缺是因為部分運行時間長的變電站風冷控制系統使用PLC單片機模塊的電子式風冷控制系統運行時間已達10年，使用單片機進行邏輯編程對風冷控制系統運行智能化程度高，但其軟件維護工作量大，對單片機專業知識要求高，導致發生故障時不能及時進行消缺，影響主變投運時間。老式風冷控制系統運行可靠性差，因為部分風冷控制箱兩段電源切換不可靠，切換過程延時長，動作不及時。告警信號少不能全面反映現場風冷系統工作狀態，主要由于老式風冷控制柜操控板面設計不合理缺少告警指示燈。瞬時電壓波動影響整個風冷系統的運行可靠性和穩定性，因為部分風冷控制柜采用電壓監測器受電壓影響幅度大。部分風冷控制箱操作面板及元器件擺放和元器件標簽設計不合理，易使運行人員誤操作。部分風冷控制箱發生瞬時故障后，不是信號告警不能正常發出，就是告警信號發出之后不易復歸。

1.3提出解決方案

綜上所述，為了更好地保障人身、電網、設備的安全，保障變壓器的安全可靠運行，提出自主設計全新的風冷控制系統來解決現場遇到的問題。在經過多次的現場實測勘察后，提出將風冷系統的電源、信號等由主變本體端子箱移至新增的風冷控制箱，主變本體端子箱保持不動的方案。按照預想方案，技術人員又進一步針對電纜走向、接線方式對圖紙做了大量改進，還多次到變電站現場精心測量檢修通道、設備間的距離，為風冷控制柜選擇最佳的尺寸和材料、設計適合電網要求的變壓器風冷柜控箱。

2改造后主變風冷控制箱主要功能及操作說明

2.1改造后主變風冷控制箱主要功能

設置單獨直流控制電源，方便使用和斷開進行回路檢修。風冷系統電源備自投功能：投入工作電源轉換開關I段或II段，兩段電源相互切換，檢查電源切換是否轉換正常，如果1號、2號風冷控制進線電源故障，則指示燈顯示紅色。風機備用功能，在運行風機發生或輔助運行風機故障。當變壓器油面溫度達到55℃時（變壓器負荷達到75%Se）輔助冷卻器啟動，監控后臺發“輔助冷卻器投入”信號，當變壓器油面溫度降低到45℃（變壓器負荷低于75%Se）時輔助冷卻器停止運行，后臺輔助冷卻器投入信號消失。當工作冷卻器出現故障時，備用冷卻器自動投入運行，監控后臺發“備用冷卻器投入/工作冷卻器故障”信號，當備用冷卻器投入后出現故障，監控后臺發“備用冷卻器投入后故障”信號，當工作冷卻器故障消失后，系統自動切換至工作冷卻器運行，“備用冷卻器投入/工作冷卻器故障”信號消失。

2.2主變風冷控制系統故障情況說明

當I段（II段）工作電源（主供）出現失壓、缺相、斷相、相序錯誤時，控制系統會自動切至II段（I段）電源（備供），監控后臺報“1號（2號）工作電源故障”信息；當I段（II段）主供電源恢復，系統將自動切回I段（II段），“1號（2號）工作電源故障”信號也隨之消失。當I段（II段）電源接觸器出現故障時系統會自動切至II段（I段）電源，監控后臺報“1號（2號）主接觸器故障”信息，當接觸器正常后系統不能自動切回主供電源供電，需人工復歸1號（2號）主接觸器故障及信號手動復位按鈕，系統才會切換回I段（II段）電源，1號（2號）主接觸器故障信號消失。當“輔助、備用電源跳閘、直流控制電源消失”其中之一發生時，后臺相應發出“輔助、備用電源和控制電源故障”信息，此時需要檢查相應開關及電源是否正常。1～3號冷卻器主電源（1～3號冷卻器控制電源）開關跳閘時，監控后臺發“1～3號冷卻器主電源（1～3號冷卻器控制電源）故障”信號，此時需要檢查1～3號冷卻器主電源、控制電源開關跳閘情況。當出現1～3號冷卻器全停（1～3號冷卻器全停、I、II段電源全部電源消失）時，后臺發風冷全停信號，當變壓器溫度達到75℃時延時20min跳主變三側開關；當變壓器溫度達不到75℃時60min無條件跳主變三側開關（此時應及時根據變壓器運行狀況投退相應跳閘壓板）。

3風冷系統二次回路上的改進

3.1在風冷二次回路上的創新

在電源側加裝施耐德多功能電壓監測器，不僅監測來電側交流電電流質量，還在監測繼電器閉合之后下方側電流質量，如果I、II段電源接觸器控制回路或接觸器本身故障，該接觸器采用母線電壓監視繼電器KX3（缺相、電壓高或低時動作時啟動）來判斷接觸器（或母線）故障，KX3啟動后閉鎖電源回路，動作后需要手動復歸。如果電壓因各種原因有所波動，在高于上限電壓或低于下限電壓時，電壓監測器可設定延時閉鎖回路，待電壓恢復正常，同樣電壓監測器會延時接通回路，提高對瞬時電壓波動的抵抗力，提高運行可靠性。改進了電源切換回路，使得切換回路更加可靠。且增加了繼電器粘連情況下，備自投電源切換功能，使得電源回路更加完善。改進了電源切換繼電器回路，使得切換回路更加可靠。而且如果出現瞬時故障，在短暫故障后復歸，可發出故障信號，并且在現場勘察時可手動復歸故障信號。增加了各個風扇電動機空氣開關信號，可清楚掌握風機運行狀態，及時進行維護。發出各種信號有多個備用繼電器接點，保證發出的任何信號準確無誤，沒有紕漏。

3.2在元器件選擇、布局合理上的創新

用鉗形電流表測量各個風扇電動機電，再與風扇電機銘牌參數作一對比，對空開配置進行極差配合，對各種繼電器性能逐一了解選擇，使得整個風冷系統運行可靠。將交流端子全部設置在控制箱左邊，直流端子全部設置在控制箱右邊，防止交流電竄入直流電源。將控制箱照明和加熱設置在可實現最大效用的位置，保證控制箱可適應不同惡劣氣候。分級設置元器件安裝位置，使人一目了然，避免誤操作。

4效果與效益

4.1使用效果

新設計風冷控制箱在利通220kV變電站風冷控制系統改造中進行了成功的應用。自投運以來運行正常可靠，不誤發告警信號，故障報警靈敏，瞬時故障復歸功能使用方便，對電壓波動等抗干擾能力強，各種故障發生率為0，各種通信信息能夠全面反映主變風冷系統運行狀態。

4.2經濟效益

新型的風冷控制系統能夠有效地避免過去事故的發生，在使用1年之內新型風冷控制箱后故障率為0%，這不僅保障了變壓器的安全可靠的正常運行，保證了電網的安全可靠運行，而且大大降低了人力、物力、財力的耗費，每年節省因風冷故障減少而外出消缺次數減少，節省了一筆出差的費用。新型風冷控制系統集眾多優點和創新于一身，為變壓器安全可靠運行起到舉足輕重的作用和意義。截至目前新型風冷控制系統已經在某220kV變電站的#1、#2主變上成功運行1年之久，未出現任何故障，未誤發任何報警信號。

參考文獻

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[3]顏世鋼，魏殿杰.一種新型強油循環風冷變壓器冷卻自控裝置的研制[J].電力自動化設備，2002(8)：57-59.

作者：張康，秦川 單位：國網寧夏電力公司吳忠供電公司