宜都換流變壓器冷卻器強投功能完善化研究

王 楓，李佳偉，嚴利雄，吳聰聰，饒 磊

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

換流變壓器是超高壓直流輸電工程中至關重要的關鍵設備，是交、直流輸電系統中的換流、逆變兩端接口的核心設備[1]。冷卻器作為換流變唯一散熱裝置，其正常運行是保證變壓器穩定運行的必要條件[2]，冗余可靠的供電方式將避免冷卻器全停造成的直流停運風險。湖北省內所轄5個換流站其換流變冷卻器強投方式、原理與宜都站完全相同，故本文以宜都站為例從冷卻器強投方式、完善化設計和電源選取3個方面進行介紹。

1 冷卻器強投方式介紹

宜都換流變冷卻器強投電氣原理圖如圖1所示。

冷卻器控制系統是保證變壓器冷卻設備正常運行的自動控制設備[3],控制柜電源通過開關送電至接觸器進線，當接觸器收到控制系統指令時吸合，冷卻器風機或潛油泵通電投運。若回路中的開關或接觸器發生故障時，合上強投開關，交流電直接送至冷卻風機或潛油泵，使其直接啟動運行，這種繞過控制元件直接送電至負荷的供電方式稱為強投，其優缺點如下。

（1）優點

單臺冷卻器風機或潛油泵因空開或接觸器故障時，可通過強投開關繞過故障回路，使其強行投運。

（2）缺點

（a）開關故障更換時，其上側進線始終帶電，現場冷卻器控制柜內空間狹小，更換時容易造成進線短路、交流電傷人等事故；（b）冷卻器400 V A/B路電源因故障跳閘時，冷卻器風機和潛油泵將全部退出運行造成換流變本體溫度急劇上升，換流變被迫停運導致直流閉鎖。

圖1 宜都換流變冷卻器強投電氣原理圖Fig.1 Electrical schematic of cooler strong cast in Yidu

2 冷卻器強投完善化設計

外接一路電源至換流變冷卻器控制柜，通過互鎖控制方式確保在冷卻器控制柜電源丟失時外接電源可迅速投入，避免換流變冷卻器全停，提高直流系統運行可靠率。冷卻器強投完善化電氣原理圖如圖2所示,冷卻器控制柜為原廠設備附件，冷卻器強投控制柜為本文設計部分。為保證冷卻器強投控制柜內各級開關能可靠動作，其選型和電流定值設定應與冷卻器控制柜內對應開關保持一致。風機強投控制開關為MS325 4-6.3 A，電流定值4.5 A；潛油泵強投控制開關為MS325 9-12.5 A，電流定值11.5 A；K1、K2選取額定電流為200 A的機械互鎖開關。

圖2 冷卻器強投完善化電氣原理圖Fig.2 Electrical schematic of perfection of strong casting function of converter cooler

2.1 換流變冷卻器電源供電方式

冷卻器控制柜由400 V A/B兩路電源供電，受控于A/B路接觸器機械互鎖裝置，確保一路電源投運時另一組處于備用，交流電匯集于冷卻器控制柜內的1號、2號母排，通過各分支回路的開關和接觸器送至冷卻器。

2.2 采用外接電源的冷卻器供電方式

當冷卻器A/B兩路400 V電源因故障退出運行時（宜都站換流變曾因A/B路接觸器故障，導致冷卻器兩路電源全部丟失造成該臺換流變風機和潛油泵全停），400 V外接電源通過手動投切開關K2送電至冷卻器強投控制柜內3號母排，強投隔離開關K1斷開，使1號、2號與3號帶電母排隔離，交流電通過冷卻器強投控制開關直接送至冷卻器使其立即工作。

2.3 機械互鎖控制方式

隔離開關K1和投切開關K2之間設計機械連鎖，其中一個開關在合位時，另一個開關始終處于分位且無法合閘，僅當兩個開關同時處于分位時才能對其中一個開關進行合閘操作。冷卻器正常運行時，A或B路400 V供電，強投隔離開關K1處于閉合狀態，為防止誤投外接電源開關K2造成兩路400 V電源疊加，采用強投隔離開關K1與投切開關K2機械互鎖的控制方式，K1閉合時K2保持在分位且無法合閘。

2.4 完善化設計優點

相較于原冷卻器強投方式，完善化設計具有以下優點：

（1）保留了原冷卻器強投功能的優點，即單臺冷卻器風機或潛油泵因空開或接觸器故障時，合上強投控制開關使其運行；

（2）冷卻器控制柜內開關故障更換時，可以采用外接電源為冷卻器供電的方式。斷開A/B路電源和開關K1，合上開關K2，與之互鎖的K1始終處于分位且無法合閘，通過強投隔離開關K1與外接電源回路隔離，使需更換的開關上下側均不帶電，保證檢修人員安全，防止因作業不當造成的短路事故。

（3）當冷卻器A/B路電源丟失后，可以迅速恢復換流變冷卻器運行，避免冷卻器全停帶來的直流停運風險；

（4）A/B路接觸器故障后，切至應急電源運行，斷開A/B路電源和開關K1，合上K2，與之互鎖的K1將始終處于分位且無法合閘，將故障回路和帶電回路隔離，方便故障設備檢修。

3 外接電源的選取

宜都換流變冷卻器為強迫油循環空冷OFAF，每臺4組冷卻器，每組冷卻器風機4臺，潛油泵1臺，均采用Y形接線方式，其冷卻器電機規范如表1所示。

當一組冷卻器正常運行時，其運行電流為：I總=4×I風+I潛=23.76A，其中I總表示單組冷卻器總電流；I風表示風機額定電流；I潛表示潛油泵額定電流。

單臺換流變冷卻器總電流為95.04 A，電源選取在滿足容量要求下采取就近原則，換流變區域320 A檢修電源滿足上述要求，因此作為外接電源選取點。320 A電源可供冷卻器組數如表2所示。

表1 冷卻器電機規范Tab.1 Code for cooler motors

表2 320 A電源與冷卻器組數對應表Tab.2 Correspondence table of 320 A power supply and cooler group number

采用320 A檢修電源外接時，可以使3臺換流變冷卻器全部投入運行。在極端情況下，當單極6臺換流變冷卻器全停時，最多可以使13組冷卻器正常運行，此時，可以選擇換流變溫度較高的啟動3組，其余5臺換流變啟動2組運行，在穩定換流變本體溫度下迅速搶修，確保直流系統持續運行。

湖北所轄的其它4個換流站因電源布局各有差異，在外接電源的選取上可參照宜都站執行，總體原則為滿足容量要求下就近采用。

4 結語

本文從宜都換流變冷卻器強投功能出發設計了一種改進方案，在保留原有功能的同時改進了其不足之處，并就電源選取點進行了闡述，具有一定的現場指導意義，計劃在年度檢修中以宜都站為試點率先實施。

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[1]費薇,沈翔.換流變壓器在安裝過程中易出現的重大缺陷及對策[J].湖北電力,2015,39(08)：57-58+61.FEI Wei,SHEN Xiang.Countermeasures for major defects frequently occurred during converter transformer installation Process[J].Hubei Electric Power,2015,39(08)：57-58+61.

[2]王龍,任思敏.220 kV主變壓器冷卻器全停告警原因分析及處理[J].寧夏電力,2016,(02)：44-46+55.WANG Long,REN Simin.Cause analysis and treatment on cooler complete shutdown and alarm of 220 kV main transformer[J].Ningxia Electric Power,2016,(02)：44-46+55.

[3]車靖陽.強迫油循環風冷變壓器冷卻器控制箱內元件及信號設置原則[J].自動化應用,2016,(03)：72-73+79.CHE Jingyang.Forced oilcirculation air-cooled transformer cooler control box components and signal setting principle[J].Automation Applications,2016(3)：72-73+79.