簡(jiǎn)述強(qiáng)油水冷變壓器冷卻器運(yùn)行及啟動(dòng)方式

陳宇翔，韓婉嬌

（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 海淀100142）

1 強(qiáng)油水冷冷卻方式整體概述

1.1 強(qiáng)油水冷變壓器冷卻器構(gòu)成

強(qiáng)油水冷變壓器冷卻器構(gòu)成可主要分為2部分，油/水熱交換系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱油/水系統(tǒng)）及水/氣熱交換系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱水/氣系統(tǒng)）。其中油/水系統(tǒng)通常情況下布置于變壓器間，包含油泵（如圖1所示）、水泵（如圖2所示）、油流計(jì)（如圖3所示）、水流計(jì)、濾油器和油水交換器等；水/氣系統(tǒng)布置在地面層，主要為風(fēng)扇（如圖4所示）和補(bǔ)水裝置等。

圖1 油泵

圖2 水泵

圖3 油流計(jì)

圖4 風(fēng)扇

1.2 冷卻工作原理

首先利用油/水系統(tǒng)，由油泵將變壓器上層熱油抽出，經(jīng)油水交換器后，熱量傳導(dǎo)給冷卻水，再經(jīng)變壓器下部回流至變壓器，繼續(xù)冷卻變壓器鐵芯和繞組。吸收熱量的冷卻水由水泵打壓經(jīng)管路升至地面層。后再由水/氣系統(tǒng)風(fēng)扇對(duì)水管路進(jìn)行降溫散熱，回流至水冷卻器，循環(huán)往復(fù)。補(bǔ)水裝置作用在于冷卻系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，水量因各種原因減少，補(bǔ)充冷卻水保障水量，從而持續(xù)散熱效果。

1.3 運(yùn)行維護(hù)管理規(guī)定

國(guó)網(wǎng)北京市電力公司《變電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行通用規(guī)程》對(duì)強(qiáng)油水冷變壓器規(guī)定：

變壓器頂層油溫報(bào)警溫度為80℃；

變壓器頂層油溫溫度達(dá)80℃時(shí)應(yīng)上報(bào)調(diào)度；

當(dāng)采取倒路措施后仍不能滿足要求達(dá)到85℃，應(yīng)再次上報(bào)調(diào)度；

當(dāng)失去全部冷卻器時(shí)，允許帶額定負(fù)載運(yùn)行20min，如果20min以后故障沒(méi)有消除，非電量保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)。

國(guó)網(wǎng)北京市電力公司《北京電網(wǎng)調(diào)度控制管理規(guī)定》對(duì)強(qiáng)油水冷變壓器規(guī)定：

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備負(fù)載系數(shù)達(dá)到0.8時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，準(zhǔn)備采取控制負(fù)荷措施。設(shè)備負(fù)載系數(shù)達(dá)到1.0時(shí)，負(fù)載繼續(xù)增長(zhǎng)且無(wú)下降趨勢(shì)，應(yīng)立即采取措施；

主變過(guò)負(fù)荷時(shí)，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷變壓器負(fù)載系數(shù)達(dá)到1.1時(shí)，運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)1h，若負(fù)載系數(shù)超過(guò)1.1或運(yùn)行時(shí)間超過(guò)規(guī)定允許時(shí)間，則須采取拉路措施。

1.4 強(qiáng)油水冷冷卻方式優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

從理論上講，水的散熱效率比空氣高，相比于強(qiáng)油風(fēng)冷散出同樣的熱量所消耗的電能較少。而且對(duì)于地下變電站變壓器，利用此種冷卻方式，可將熱量散發(fā)至地面站外，避免熱量留存于地下站內(nèi)。

但相比于其他冷卻方式，強(qiáng)油水冷冷卻設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，成本高，冷卻器運(yùn)行中易發(fā)生故障，整體運(yùn)行維護(hù)工作量大。

2 簡(jiǎn)述某變電站強(qiáng)油水冷系統(tǒng)啟動(dòng)方式

2.1 主變冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該站站內(nèi)地下運(yùn)行2臺(tái)額定220kV容量240MVA強(qiáng)油水冷變壓器，每臺(tái)變壓器冷卻系統(tǒng)包含3臺(tái)油泵、3臺(tái)水泵以及3組散熱器共54臺(tái)風(fēng)扇，油水系統(tǒng)控制柜安裝于地下主變間，水氣系統(tǒng)控制柜安裝于地上風(fēng)扇組圍欄內(nèi)。兩控制柜交流電源來(lái)自2臺(tái)站用變，帶油泵、水泵和風(fēng)扇，為控制柜提供1#電源、2#電源，箱內(nèi)電源可互投，直流電源帶控制及信號(hào)。下面以站內(nèi)1#變?yōu)槔M(jìn)行簡(jiǎn)單描述。

2.2 交流雙回路電源

交流電源回路如圖5所示，回路中主要元件包括：QF21為Ⅰ段電源總空開(kāi)；QF22為Ⅱ段電源總空開(kāi)KMM21為Ⅰ段電源接觸器；KMM22為Ⅱ段電源接觸器；KV21為Ⅰ段電源監(jiān)視器；KV22為Ⅱ段電源監(jiān)視器；K21為Ⅰ段電源擴(kuò)展；K22為Ⅱ段電源擴(kuò)展；F2為Ⅰ段電源監(jiān)視空開(kāi)；F22為Ⅱ段電源監(jiān)視空開(kāi)；F2為Ⅰ段電源控制空開(kāi)；F24為Ⅱ段電源控制空開(kāi)。

圖5 交流電源回路圖

正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于Ⅰ工作、Ⅱ備用①②⑤⑥接點(diǎn)接通，QF21、QF22、F21、F22、F23 F24空開(kāi)合著。此時(shí)KV21常開(kāi)接點(diǎn)閉合，K21常開(kāi)接點(diǎn)閉合，K21常閉接點(diǎn)打開(kāi)。所以KMM22常閉接點(diǎn)閉合，KMM22常開(kāi)節(jié)點(diǎn)打開(kāi)。因此Ⅰ路電源導(dǎo)通，Ⅱ路電源不導(dǎo)通。

若發(fā)生Ⅰ路電源失電時(shí)，K21常閉接點(diǎn)閉合K22常開(kāi)接點(diǎn)閉合，KMM21繼電器不帶電KMM21常閉接點(diǎn)閉合，得到KMM22繼電器帶電因此Ⅱ路電源導(dǎo)通，Ⅰ路電源不導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)Ⅱ路電源自動(dòng)投入。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于即Ⅱ工作、Ⅰ備用時(shí)，同理可得相反結(jié)果。

2.3 油/水冷卻系統(tǒng)電機(jī)回路原理圖

水/氣冷卻系統(tǒng)電機(jī)回路如圖6所示，回路中主要元件包括：QF11為1組冷卻器空開(kāi)；KM1為1組冷卻器接觸器；Q1為油泵1保護(hù)開(kāi)關(guān)；Q2為油泵2保護(hù)開(kāi)關(guān)。

圖6 水/氣冷卻系統(tǒng)電機(jī)回路圖1

正常運(yùn)行時(shí)QF11-QF13、Q1-Q6空開(kāi)合著，當(dāng)KM1-KM3繼電器帶電接點(diǎn)閉合相應(yīng)冷卻器即開(kāi)始工作（每組包含1臺(tái)油泵、1臺(tái)水泵）。因此關(guān)注KM1-KM3繼電器，帶電即相應(yīng)冷卻器運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 油/水冷卻系統(tǒng)控制回路原理圖

水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路如圖7、圖8所示，水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路主要元件包括：F5為直流電源空開(kāi)；KZJ1為三側(cè)開(kāi)關(guān)中間繼電器1；KZJ2為三側(cè)開(kāi)關(guān)中間繼電器2；F8為1組冷卻器控制電源；F9為2組冷卻器控制電源；F10為3組冷卻器控制電源；F7為控制電源；KWJ為啟動(dòng)輔助冷卻器；K3為啟動(dòng)備用冷卻器；K3′為備用冷卻器投入故障輔助啟動(dòng)；SA2為1組冷卻器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；SA3為2組冷卻器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；SA4為3組冷卻器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；KBT1為1組冷卻器延時(shí)啟動(dòng)；KBT2為2組冷卻器延時(shí)啟動(dòng)；KBT3為3組冷卻器延時(shí)啟動(dòng)；KM1為1組冷卻器接觸器；KM2為2組冷卻器接觸器；KM3為3組冷卻器接觸器；KT1為1組冷卻器故障延時(shí)；KT2為2組冷卻器故障延時(shí)；KT3為3組冷卻器故障延時(shí)。

圖7 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路圖1

圖8 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路圖2

正常運(yùn)行時(shí)，因主變220kV側(cè)三相和主變110kV側(cè)4個(gè)開(kāi)關(guān)任一處于合位，KZJ1、KZJ2繼電器即不帶電，KZJ1、KZJ2常閉接點(diǎn)閉合。3組冷卻器對(duì)應(yīng)的3個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA2-SA4位置，處于SA2工作SA3備用SA4輔助，F(xiàn)7-F10空開(kāi)閉合。1組冷卻器無(wú)故障時(shí)，KBT1繼電器不帶電，KBT1常閉接點(diǎn)閉合，因轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于工作位置，①②接點(diǎn)接通，KM1繼電器帶電，1組冷卻器運(yùn)轉(zhuǎn)，2、3組冷卻器不運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)變壓器油溫達(dá)到60℃時(shí)，OT2接點(diǎn)閉合，KWJ繼電器帶電，KWJ常開(kāi)接點(diǎn)閉合，第3組冷卻器因轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于輔助位置③④接點(diǎn)接通，從而KM3繼電器帶電，3組冷卻器運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)油溫下降低于60℃時(shí)，因KWJ常開(kāi)接點(diǎn)已處于閉合位置且高于45℃接點(diǎn)閉合，所以第3組冷卻器不返回，形成自保持。只有當(dāng)油溫低于45℃時(shí)，第3組冷卻器返回。

當(dāng)工作冷卻器即1組冷卻器出現(xiàn)故障時(shí)，KBT1繼電器帶電，KBT1常閉接點(diǎn)打開(kāi)，KBT1常開(kāi)接點(diǎn)閉合，KM1繼電器失電，1組冷卻器不工作。K3繼電器帶電，K3常開(kāi)接點(diǎn)閉合，第2組備用冷卻器⑤⑥接點(diǎn)接通，此時(shí)備用冷卻器啟動(dòng)。

2.5 水/氣冷卻系統(tǒng)電機(jī)回路原理圖

水/氣冷卻系統(tǒng)電機(jī)回路如圖6所示，回路主要原件包括：QF14為1組散熱器電源空開(kāi)；KM4為1組散熱器接觸器；QM01-01-QM03-18為各風(fēng)扇保護(hù)開(kāi)關(guān)。

正常運(yùn)行時(shí)QF01-01-QF03-18、QF14-QF16空開(kāi)閉合，當(dāng)KM4-KM6繼電器帶電接點(diǎn)閉合相應(yīng)散熱器組即開(kāi)始工作（每組散熱器包含18臺(tái)風(fēng)扇）。因此關(guān)注KM4-KM6繼電器，帶電即散熱器組運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.6 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路原理圖

水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路如圖9所示，水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路主要原件包括：F12：輔助電源空開(kāi)；KZJ1：三側(cè)開(kāi)關(guān)中間繼電器1；KZJ2為三側(cè)開(kāi)關(guān)中間繼電器2；F13為1組散熱器控制電源F14為2組散熱器控制電源；F15為3組散熱器控制電源；KA13為輔助1啟停；KA14為輔助2啟停K4為風(fēng)機(jī)故障繼電器；SA5為1組散熱器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；SA6為2組散熱器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；SA7為3組散熱器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

圖9 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路圖3

正常運(yùn)行時(shí)，因主變220kV側(cè)三相和主變110kV側(cè)4個(gè)開(kāi)關(guān)任一處于合位，KZJ1繼電器即不帶電，KZJ1常閉接點(diǎn)閉合。

如圖10所示，當(dāng)交流電源兩路全部失電KMM21、KMM22繼電器無(wú)電，KMM21、KMM2常閉接點(diǎn)閉合，信號(hào)發(fā)出。當(dāng)3組冷卻器空開(kāi)QF11、QF12、QF13全部處于分位，相應(yīng)常閉接點(diǎn)閉合，信號(hào)發(fā)出。當(dāng)3組油流KA1、KA4、KA7全部停止且控制電源空開(kāi)F7故障跳開(kāi)，相應(yīng)常閉接點(diǎn)閉合，信號(hào)發(fā)出。當(dāng)3組油流表KA1、KA4、KA7全部停止且KWJ啟動(dòng)輔助冷卻器繼電器帶電且K3啟動(dòng)備用冷卻器繼電器帶電，相應(yīng)接點(diǎn)閉合，信號(hào)發(fā)出。

圖10 冷卻器全停信號(hào)原理圖

針對(duì)冷卻器全停信號(hào)，按《北京電網(wǎng)調(diào)度控制管理規(guī)定》：當(dāng)失去全部冷卻器時(shí)，允許帶額定負(fù)荷運(yùn)行20min。運(yùn)維人員應(yīng)熟練掌握信號(hào)發(fā)出可能原因，遇突發(fā)情況快速上報(bào)并到場(chǎng)處理，根據(jù)調(diào)度令投退“冷卻器全停跳閘”壓板，并且處理過(guò)程中持續(xù)關(guān)注主變油溫及負(fù)荷。

3 結(jié)束語(yǔ)

強(qiáng)油水冷冷卻系統(tǒng)的投入使用，解決了地下變電站變壓器的散熱問(wèn)題，促進(jìn)了變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，運(yùn)維人員應(yīng)熟練掌握冷卻系統(tǒng)運(yùn)行原理，加強(qiáng)日常巡視工作，遇有異常情況應(yīng)及時(shí)處置。