牛寨換流站換流變冷卻器控制回路及其優(yōu)化措施研究

朱鳳來　胡學(xué)深　代書龍

摘要：牛寨換流站換流變壓器冷卻系統(tǒng)由兩路獨(dú)立電源供電，兩路電源可以相互互為備用，為保證供電電源的可靠性，對(duì)冷卻器控制回路進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)如果控制回路中繼電器輔助觸點(diǎn)發(fā)生粘連，將導(dǎo)致兩路交流進(jìn)線電源來回往復(fù)切換，影響冷卻效果。對(duì)冷卻器控制回路提出兩種改進(jìn)措施，分析結(jié)果表明經(jīng)過改進(jìn)的控制回路可以提高冷卻器供電的可靠性，改進(jìn)后的控制回路可為其它變壓器冷卻器控制回路設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：冷卻系統(tǒng)；繼電器；粘連；改進(jìn)措施

換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)與換流閥的聯(lián)系。由于換流變壓器在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，盡快使換流變熱量散失是保證換流變正常運(yùn)行的可靠條件，牛寨換流站換流變壓器冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，每臺(tái)換流變冷卻系統(tǒng)由一臺(tái)油泵、四個(gè)風(fēng)扇組成，風(fēng)扇根據(jù)油溫、網(wǎng)側(cè)繞溫、閥側(cè)繞溫采用變頻控制。

本文對(duì)牛寨換流站換流變壓器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行介紹，重點(diǎn)對(duì)其控制回路進(jìn)行研究，指出其存在的問題，并提出兩種改進(jìn)方法。

1.牛寨換流站換流變壓器冷卻系統(tǒng)介紹

牛寨換流站換流變壓器冷卻器為變頻控制，冷卻器風(fēng)扇的運(yùn)行速度按照變壓器溫度及網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。每相換流變壓器共有四組冷卻器，每組冷卻器包括4個(gè)風(fēng)扇和1臺(tái)油泵。冷卻系統(tǒng)采用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中一個(gè)工作，一個(gè)備用。當(dāng)工作電源電壓降低發(fā)生故障時(shí)，備用電源自動(dòng)投入；當(dāng)工作電源恢復(fù)時(shí)，備用電源自動(dòng)退出。工作或備用電源故障均有信號(hào)。

YD換流變冷卻器由PLC程序控制。分為就地手動(dòng)控制、就地自動(dòng)控制及遠(yuǎn)方控制三種控制方式， 就地手動(dòng)控制方式下風(fēng)扇以100%轉(zhuǎn)速運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到"停止"位置后，該組冷卻器油泵及風(fēng)扇停止運(yùn)行。在遠(yuǎn)方控制或在就近自動(dòng)控制模式下，啟動(dòng)冷卻器后，風(fēng)扇都會(huì)根據(jù)溫度及網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)變頻運(yùn)行，變頻方式如下所示：

當(dāng)油面溫度達(dá)到45℃或繞組溫度高于60℃后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到20%，在保證20%轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上按照網(wǎng)側(cè)或閥側(cè)負(fù)荷實(shí)時(shí)變化，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速將按照網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)負(fù)荷中較大的一個(gè)變化。

在油面溫度低于45℃后，所有冷卻器風(fēng)扇按照起始最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

當(dāng)油面溫度達(dá)到60℃或繞組溫度高于70℃后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到40%，在保證40%轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上按照網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)負(fù)荷實(shí)時(shí)變化，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速將按照網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)負(fù)荷中較大的一個(gè)變化。

當(dāng)繞組溫度達(dá)到80℃的時(shí)候，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到70%，在保證70%轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上按照網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)負(fù)荷實(shí)時(shí)變化，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速將按照網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)負(fù)荷中較大的一個(gè)變化。

當(dāng)繞組溫度達(dá)到90攝氏度的時(shí)候，所有風(fēng)扇以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

2.牛寨換流站換流變壓器冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路分析

2.1 YY換流變冷卻器電源切換回路

牛寨換流站YY換流變壓器冷卻系統(tǒng)自動(dòng)切換回路工作原理，正常運(yùn)行時(shí)Q1、Q2、F3、F4均在合上位置。冷卻器采用兩路電源供電，兩路電源為主備關(guān)系，但可通過選擇切換開關(guān)S1選擇第一路或者第二路為主電源。S1為主電源選擇開關(guān)，若S1在"1"位置時(shí)，第一路電源被選為主電源，其輔助觸點(diǎn)3-1接通，6-4接通，K5繼電器勵(lì)磁，帶動(dòng)K1繼電器勵(lì)磁、K10繼電器失磁，接通第一路電源回路，斷開第二路電源回路。第一路電源故障時(shí)，電壓繼電器K7失電，K5繼電器失磁，K10時(shí)間繼電器勵(lì)磁，經(jīng)過設(shè)定的延時(shí)之后K6繼電器勵(lì)磁，換流變冷卻系統(tǒng)切換至第二路電源回路供電。若此時(shí)K1繼電器輔助觸點(diǎn)發(fā)生粘連現(xiàn)象，將導(dǎo)致第一路電源回路中的電壓繼電器K7因感受到負(fù)荷上的電壓而重新勵(lì)磁，第一路電源被接通，與此同時(shí)，第二路電源在時(shí)間繼電器K10輔助觸點(diǎn)的作用下瞬時(shí)跳開，第二路電源被切除。由于第一路電源本身存在故障，第二路電源被切除之后K7失磁，再次切至第二路供電，電源將在一路與二路之間往復(fù)切換。嚴(yán)重影響冷卻器供電的可靠性。

若S1在"2"位置時(shí)，第二路電源被選為主電源，其輔助觸點(diǎn)3-2接通，6-5接通，K6繼電器勵(lì)磁，帶動(dòng)K2繼電器勵(lì)磁、K9繼電器失磁，接通第二路電源回路，斷開第一路電源回路。第二路電源故障時(shí)，K6繼電器失磁，K9時(shí)間繼電器勵(lì)磁，經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的延時(shí)之后K5繼電器勵(lì)磁，換流變冷卻系統(tǒng)切換至第一路電源回路。若此時(shí)K2繼電器輔助觸點(diǎn)發(fā)生粘連現(xiàn)象，同樣會(huì)導(dǎo)致電源在一路與二路之間往復(fù)切換。

2.2 YD換流變冷卻器電源切換回路

YD換流變壓器冷卻系統(tǒng)自動(dòng)切換回路工作原理，正常運(yùn)行時(shí)Q1、Q2、Q3、Q4均在合上位置。切換原理與YY換流變基本相同，區(qū)別在于當(dāng)換流變網(wǎng)側(cè)兩斷路器斷開時(shí)，YD換流變冷卻器將在輔助觸點(diǎn)K的作用下被無延時(shí)切除。并且YY換流變冷卻器控制回路及電壓繼電器均由一個(gè)總空開控制。YD換流變的空開僅接在控制回路中，只要進(jìn)線電源正常時(shí)，電壓繼電器都帶電，另外，YD換流變有一電源指示燈。其控制回路均存在輔助觸點(diǎn)粘連時(shí)兩路電源往復(fù)切換的問題。

3.冷卻器控制回路改進(jìn)分析

3.1對(duì)冷卻器控制回路進(jìn)行改進(jìn)

由于YY、YD換流變冷卻器控制原理大同小異，以YY換流變冷卻器控制回路進(jìn)行分析。換流變壓器冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路加裝了K3、K4繼電器，在發(fā)生K1繼電器三相輔助觸點(diǎn)粘連的情況時(shí)，即使K5繼電器勵(lì)磁，K3繼電器的輔助觸點(diǎn)會(huì)瞬時(shí)閉合，K10繼電器任然處于勵(lì)磁狀態(tài)，因?yàn)镵1、K3繼電器的輔助觸點(diǎn)保證了對(duì)K10繼電器的持續(xù)供電，從而使換流變冷卻系統(tǒng)一直在第二路電源供電，不會(huì)切換至第一路。

3.2對(duì)冷卻器控制設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)

對(duì)YY換流變的S1切換開關(guān)，YD換流變的SS切換開關(guān)進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)?shù)谝宦冯娫垂收蠒r(shí)切換開關(guān)自動(dòng)切換至"II路電源供電，I路電源備用"，當(dāng)?shù)诙冯娫垂收蠒r(shí)切換開關(guān)自動(dòng)切換至"I路電源供電，II路電源備用"，自動(dòng)切換之后繼電器的輔助觸點(diǎn)粘連與否對(duì)另外一個(gè)回路的正常供電將不會(huì)產(chǎn)生影響，不會(huì)發(fā)生反復(fù)切換的情況。

4.結(jié)論

本文對(duì)牛寨換流站換流變壓器冷卻器控制回路進(jìn)行介紹，指出其存在的問題，并對(duì)其提出兩種改進(jìn)建議。分析結(jié)果表明，對(duì)控制回路或電源切換開關(guān)進(jìn)行改進(jìn)后能提高冷卻器供電的可靠性，同時(shí)，改進(jìn)型的控制回路可為其它變壓器冷卻器控制回路設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙畹君.高壓直流輸電工程技術(shù)[M]，北京：中國電力出版社，2004.

[2]紀(jì)留利.強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻系統(tǒng)的自動(dòng)控制[J]，福建電腦，2011（7）：153-154.

[3]劉寶林，邱寧.主變冷卻系統(tǒng)電源回路異常原因分析[J].云南電力技術(shù)，2011，4（39）：53-55.

[4]劉天作，王喆.換流變壓器運(yùn)行分析及改進(jìn)措施[J].華中電力，2011，4（24）：57-60.

[5]溪洛渡右岸電站送電廣東±500kV 同塔雙回直流輸電工程換流變壓器設(shè)備規(guī)范.

[6]黃一民.變壓器冷卻系統(tǒng)電源自動(dòng)切換回路缺陷的改進(jìn)[J]. 浙江電力，2010（1）：26-27.

[7]中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局.±500kV牛從直流輸電系統(tǒng)牛寨換流站運(yùn)行規(guī)程V3.0，2014.