淺談強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷控制回路改進(jìn)方法

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摘要：強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷（OFAF）廣泛應(yīng)用于變電站主變中，其冷卻器電源切換回路故障易造成跳閘事故，提出對(duì)控制回路進(jìn)行改進(jìn)、解決方法。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷；控制回路；跳閘

1.主變壓器冷卻方式及風(fēng)冷控制回路的相關(guān)要求

變壓器的冷卻方式有自然冷卻（ONAN）、自然油循環(huán)冷卻（ONAF）、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷（OFAF）等方式。按照《廣東電網(wǎng)公司電力變壓器（含高抗）技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)冷卻裝置故障、自動(dòng)控制裝置故障、冷卻器退出運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)能檢測(cè)出并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)冷卻系統(tǒng)電源消失時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，并按主變冷卻方式要求，在必要時(shí)經(jīng)一定時(shí)限自動(dòng)切除變壓器。

對(duì)于強(qiáng)油風(fēng)冷的220kV主變壓器，根據(jù)有關(guān)規(guī)程和變壓器廠家說(shuō)明書(shū)要求：在冷卻器全停（即冷卻器交流I段、II段工作電源均失電）的情況下，若主變油溫未超過(guò)75℃，主變最長(zhǎng)允許運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)60min，超過(guò)60min則主變本體冷卻器全停失電保護(hù)將主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)；若失電時(shí)間超過(guò)20min，且主變油面溫度超過(guò)75℃，則主變本體冷卻器全停失電保護(hù)即刻將主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，造成主變非計(jì)劃停運(yùn)。

2.強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷全停跳閘回路現(xiàn)狀分析

雖然近幾年220kV 及以上大型主變壓器冷卻方式已多不再采用強(qiáng)油風(fēng)冷，但電力系統(tǒng)中仍有不少安裝有強(qiáng)油風(fēng)冷的220kV 主變壓器在運(yùn)行。目前我局運(yùn)行當(dāng)中的220kV 主變?nèi)杂胁簧僦髯兝鋮s方式是采用強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷。由于冷卻器控制回路的設(shè)計(jì)仍存在著很多缺陷，變壓器冷卻裝置電源切換回路故障在電力系統(tǒng)引起的事故屢見(jiàn)不鮮。如某220kV變電站1號(hào)主變冷卻器總控制箱內(nèi)工作電源（Ⅰ段）交流接觸器線圈燒毀。由于廠家設(shè)計(jì)未考慮到交流接觸器線圈燒毀（或該回路斷線），因此主控制室無(wú)任何信號(hào)，冷卻器不能自動(dòng)切換至備用電源（Ⅱ段），致使冷卻器失去電源，造成主變跳閘事故。因此，強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻裝置能否可靠運(yùn)行直接關(guān)系到變壓器的安全運(yùn)行。其控制回路由諸多接觸器、繼電器、保險(xiǎn)及空開(kāi)組成，當(dāng)任一元件發(fā)生故障時(shí)均可能導(dǎo)致冷卻器部分停止運(yùn)行或全停，若不及時(shí)對(duì)上述控制回路進(jìn)行改造，就會(huì)給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)威脅，為事故的萌發(fā)提供了條件。

3.改進(jìn)方法

現(xiàn)針對(duì)某公司的強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷裝置控制回路進(jìn)行分析，提出解決此類問(wèn)題的一般性方法。以KMS1接觸器接通，380V電源I段工作，KMS2接觸器斷開(kāi)，380V電源II 段備用進(jìn)行分析。圖1與圖2為未改進(jìn)控制回路圖。

圖1 電源切換控制回路圖

圖2 冷卻器全停保護(hù)回路圖

缺陷一：如圖1所示，由于接觸器KMS1或KMS2主節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流，會(huì)引起接觸器節(jié)點(diǎn)發(fā)熱，使氧化加劇，甚至燒毀造成缺相運(yùn)行，當(dāng)工作接觸器發(fā)生一相或兩相節(jié)點(diǎn)燒毀時(shí)引起缺相，并且不能自動(dòng)切換到380VII段電源工作。將可能造成主變冷卻器部分燒壞甚至全部燒毀，造成主變被迫停運(yùn)事故。

圖3 改進(jìn)后的電源切換控制回路圖

解決方法：如圖3所示，利用三相交流電之和為零原理，在接觸器KMS1、KMS2 負(fù)荷側(cè)接3個(gè)電容器做成星形連接，當(dāng)一相或兩相斷線時(shí)中性點(diǎn)出現(xiàn)零序電壓，經(jīng)KMS2接觸器常閉節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)間繼電器SJ1，使得SJ1常閉節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)，K1繼電器失磁，斷開(kāi)KMS1接觸器，同時(shí)經(jīng)繼電器K1常閉節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)KMS2接觸器，并經(jīng)KMS2的常開(kāi)觸點(diǎn)自保持，將380VII段電源自動(dòng)投入運(yùn)行。又因?yàn)镵MS1接觸器斷開(kāi)后，中性點(diǎn)零序電壓消失，SJ1常閉節(jié)點(diǎn)瞬時(shí)返回，K1繼電器勵(lì)磁，若KMS2接觸器未接通，KMS1接觸器將被接通，形成零序電壓再次出現(xiàn)，導(dǎo)致繼電器SJ1、K1、KMS1“跳躍”現(xiàn)象。為了保證KMS1可靠斷開(kāi)、KMS2可靠接通，以及躲過(guò)KMS1、KMS2接觸器接通瞬間三相不同期引起的零序電壓，SJ1常閉節(jié)點(diǎn)選用瞬時(shí)斷開(kāi)延時(shí)閉合，使得KMS2可靠接通后，SJ1常閉節(jié)點(diǎn)才返回，并發(fā)出冷卻器缺相信號(hào)。加入ST3是為防止因星形電容器C某相斷線引起斷相監(jiān)視回路誤動(dòng)作。當(dāng)380VII段電源自動(dòng)投入運(yùn)行后，SJ1繼電器失磁其常閉節(jié)點(diǎn)接通，使繼電器K1勵(lì)磁，但由于在啟動(dòng)KMS1 接觸器回路串接KMS2接觸器常閉節(jié)點(diǎn)，所以KMS1接觸器不能啟動(dòng)，無(wú)法可靠實(shí)現(xiàn)電源切換。待KMS1故障排除后，將電源切換開(kāi)關(guān)SS重新切至電源I段即可恢復(fù)工作。

缺陷二：由于KMS1、KMS2接觸器在運(yùn)行中線圈長(zhǎng)期處于勵(lì)磁狀態(tài)，會(huì)引起線圈發(fā)熱，當(dāng)制造質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)還可能引起燒毀；由于接觸器控制回路使用元件較多，發(fā)生控制回路斷線幾率較大。圖1所示當(dāng)工作接觸器KMS1 線圈燒毀或控制回路斷線時(shí)，接觸器KMS1線圈失磁，380VII段電源亦不能自投，使冷卻器電源消失。如處理不及時(shí)可能引起冷卻器全停保護(hù)啟動(dòng)，延時(shí)跳開(kāi)主變各側(cè)開(kāi)關(guān)造成主變跳閘事故。

解決方法：針對(duì)此缺陷可在繼電器K1、K2常閉節(jié)點(diǎn)上分別并接冷卻器全停KT3 繼電器延時(shí)閉合常開(kāi)節(jié)點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖3）。其動(dòng)作過(guò)程為：當(dāng)工作接觸器KMS1 線圈燒毀或控制回路斷線時(shí)，啟動(dòng)冷卻器全停KT3繼電器，KT3繼電器延時(shí)閉合節(jié)點(diǎn)短接K1常閉節(jié)點(diǎn)，經(jīng)K2繼電器常開(kāi)節(jié)點(diǎn)、KMS1接觸器常閉節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)KMS2接觸器，380V II段電源自動(dòng)投入運(yùn)行。冷卻器全停KT13繼電器失磁，并通過(guò)KMS2接觸器常開(kāi)輔助節(jié)點(diǎn)保持。

4.結(jié)論

強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷裝置的控制回路構(gòu)成元件數(shù)量較多，如任一環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，均有可能引起嚴(yán)重后果，基于以上原因?qū)υ摶芈愤M(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出解決方法。同時(shí)希望生產(chǎn)廠家到現(xiàn)場(chǎng)與運(yùn)行人員多溝通，了解運(yùn)行中存在的問(wèn)題，充分考慮冷卻器控制回路在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)更合理、更完善。

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