主變壓器強油風冷信號回路改進

李曉斌，賈 義，蓋國權，欒鵬飛

（1.內蒙古電力（集團）有限責任公司 錫林郭勒電業局，內蒙古 錫林浩特 026000；2.內蒙古電力（集團）有限責任公司 巴彥淖爾電業局，內蒙古 巴彥淖爾 015000；3.內蒙古電力（集團）有限責任公司 鄂爾多斯電業局，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

目前，電力系統中110 kV及以上電壓等級大型變壓器普遍采用油浸式，變壓器油作為絕緣介質和傳熱載體[1-2]。電力系統中投入使用的大容量變壓器一般采用強迫油循環的冷卻方式，雖然近幾年220 kV及以上電壓等級大型變壓器大多已不再采用強油風冷的冷卻方式，但電力系統中仍有較多強油風冷的220 kV變壓器在運用[3-4]。

強迫油循環風冷變壓器容量大，外部有效散熱面積小，但由于冷卻器的潛油泵運轉，強迫變壓器油經散熱器高速循環，將熱量從變壓器內部帶出，并用風扇冷卻，所以其散熱效率很高。若冷卻裝置（冷卻風扇和油泵）停止工作，在變壓器外殼散熱面積小的情況下，內部熱量散發減緩。所以，當冷卻器全停時，變壓器不能長時間持續運行[5]，否則將可能導致變壓器因油溫過高而損壞絕緣，從而導致變壓器內部短路等故障的發生。

變壓器在冷卻過程中風機能否正常運行是至關重要的環節，而電力系統中部分主變壓器風冷信號不能盡數傳至變電站主控室和調控中心的監控機上，而傳至監控機上的是一些諸如：1號電源故障、2號電源故障、信號電源故障、備用冷卻器故障、工作冷卻器故障以及風冷全停跳閘等信號，還不能準確地反映風機運行的具體工況，如風機分別故障及風機全部故障時，風機全停信號不能準確傳至變電站監控機上。變壓器風冷全停允許帶額定負荷運行的時間應遵守制造廠家的規定，如制造廠家無此方面規定，則允許帶額定負荷運行20 min。若變壓器上層油溫未達到75℃，則可繼續運行至75℃，但風冷全停后總運行時間不得超過1 h[5-6]。若變壓器投入風冷全停非電量保護跳閘壓板，即風冷全停20 min油溫達到75℃或風冷全停達1h，則主變各側斷路器跳閘，將造成供電用戶失電或與其并列運行的主變過負荷等事故。

1 原因分析

主變強油風冷控制原理接線圖如圖1所示，變電站主控室監控機上的冷卻器信號取自KM1、KM2、KM3等交流接觸器的常開觸點并聯作為冷卻器信號傳至監控機，當任何一個冷卻器工作時，該信號都會傳至監控機。而1#冷卻器、2#冷卻器、3#冷卻器故障時故障信號卻不能傳至后臺，即任何一個冷卻器單獨故障時卻不能將該冷卻器的狀況反映給主控室的監控機，這將嚴重影響監盤的正確性。

圖1 冷卻器信號回路圖Fig.1 Diagram of cooler signal circuit

同時，在一般的強油風冷控制原理接線圖中有備用冷卻器故障和工作冷卻器故障兩種信號，但是廠家做后臺的時候將這兩個信號僅置于報警中，如果備用冷卻器和工作冷卻器均故障可能造成風冷全停，將會造成嚴重的后果。

2 改進方案

2.1 增加測控裝置遙信點

增加測控裝置的遙信點，使各冷卻器信號分別傳到后臺，改進后的冷卻器二次接線如圖2所示。

圖2 改進后的冷卻器信號回路圖Fig.2 Diagram of improved cooler signal circuit

在圖1中，只要有一個冷卻器運行，則YX1信號就能傳到后臺，根本不能區分是幾號冷卻器在運行，所以這也就增加了冷卻器全停的風險，如果將1#冷卻器、2#冷卻器、3#冷卻器的遙信點分開，分別經由測控裝置傳到變電站后臺，則當任一冷卻器故障時，均有信號傳至后臺，此時便可及時提醒變電運行和監控運行人員，就能及時通知檢修人員處理，并防止冷卻器全停故障的發生。

2.2 運用視覺效果防止風冷全停

在主變壓器強油風冷信號回路中，有備用冷卻器和工作冷卻器故障兩個信號，如圖3所示，當備用冷卻器和工作冷卻器全部故障時，雖然還有輔助冷卻器在工作，但是，輔助冷卻器投入運行有3個條件：1）按變壓器的上層油溫投入；2）按變壓器繞組溫度投入；3）按變壓器負荷電流投入。因此僅僅依靠輔助冷卻器會相當危險的，因為如果在1 h后沒有達到輔助冷卻器的工作條件，則主變會跳開各側斷路器，造成極其嚴重的后果。為了更加安全，做后臺時可以將這兩個信號分別傳至后臺，并且在桌面上分別將這兩個信號做成指示燈。正常運行時，總會有一個以上的指示燈亮，如果指示燈全部不亮了，則說明工作冷卻器和備用冷卻器全部處于停運狀態。

圖3 工作和備用冷卻器信號回路圖Fig.3 Diagram of working and standby cooler signal circuit

另外，為了防止主變壓器運行在風冷全停的工況下，即工作冷卻器與備用冷卻器全部故障以后，而此時也沒有達到輔助冷卻器自動投入運行的3個條件。可以在工作冷卻器與備用冷卻器全部故障以后，故障信息上傳到變電站后臺的同時啟動輔助冷卻器。如圖4所示，交流接觸器觸點KA1和KA2串聯提供YX9的信號，即工作冷卻器和備用冷卻器均故障時發遙信至變電站后臺監控機，同時當交流接觸器觸點KA1和KA2均閉合時直接啟動輔助冷卻器，該啟動條件與輔助冷卻器自動投入運行的3個條件并列，提高了輔助冷卻器在緊急情況下投入運行的可靠性。

圖4 輔助冷卻器投運原理圖Fig.4 diagram of secondary cooler operation

3 結束語

文章針對電力系統中主變壓器冷卻器信號不能準確反映各組冷卻器工況的問題，提出增加測控裝置遙信點和運用視覺效果防止風冷全停的改進方案。改進方案可實現準確反映各組冷卻器的運行狀況和及時直觀提醒工作冷卻器和備用冷卻器停運的效果，并在工作冷卻器和備用冷卻器停運時及時投入輔助冷卻器，使得強油風冷主變壓器冷卻器的工況更加詳細、直觀地在變電站后臺監控機上反映出來，出現故障時準確顯示故障點，有效地防止主變壓器冷卻器全停和因此而造成主變壓器跳閘事故的發生。文章提出的改進方案可以減少變電運行和監控運行人員的工作量，確保主變壓器在安全的油溫下運行，延長主變壓器的使用壽命，增強電力系統供電的可靠性。

[1]劉曙光，石文生.一種新型變壓器強油風冷控制系統的設計與實現[J].西安工程科技學院學報，2005，19（1）：70-74.LIU Shu-guang，SHI Wen-sheng.Design and realization of a new transformer’s forced-oil-air cooling control system[J].JournalofXian University Engineering Science and Technology，2005，19（1）:70-74.

[2]劉曙光，石文生.基于PCC的變壓器強油風冷控制系統[J].控制工程，2010（17）：152-156.LIU Shu-guang，SHI Wen-sheng.On transformer forced-oilair cooling control system based on PCC[J].Control Engineering of China，2010（17）:152-156.

[3]趙劍波，肖承仟，王予生，等.220 kV主變風冷裝置全停故障原因分析及其二次回路改造 [J].高壓電器，2011，47（5）：96-99.ZHAO Jian-bo，XIAO Chen-qian，WANG Yu-sheng，et al.Analysis on a complete shutdown of a 220 kV main transformer’sair-cooling unitand modification ofthe secondary circuit[J].High Voltage Apparatus，2011，47（5）:96-99.

[4]王安西，楊田.強油風冷電力變壓器油流繼電器故障實例分析[J].中國電力，2008，41（10）：24-26.WANG An-xi，YANG Tian.Analysis of oil flow relay faults of a forced oil-air cooling power transformer[J].Electric Power，2008，41（10）:24-26.

[5]羅宇，朱鐵軍，秦江偉.220 kV變電站強迫油風冷控制系統異常原因分析與改進[J].重慶電力高等專科學校學報，2012，17（6）：67-70.LUO Yu，ZHU Tie-jun，QIN Jiang-wei.Cause analysis of the abnormalities of the OFAF control system of the 220 kV substation and its improvement[J].Journal of Chongqing Electric Power College，2012，17（6）:67-70.

[6]周多思，劉春艷，唐海浪.強油風冷變壓器冷卻電源全停故障分析[J].湖南電力，2012，32（6）：49-50，53.ZHOU Duo-si，LIU Chun-yan，TANG Hai-lang.Analysis of cooling powerfullstop faultforforced-oil-aircooling transformer[J].Hunan Electric Power，2012，32（6）:49-50，53.