主變壓器風冷控制系統關鍵回路穩定性優化

陳穎杰

（廣東粵電云河發電有限公司，廣東云浮527300）

1 立項背景

1.1 設備運行方式

廣東云浮發電廠#5、#6機組220 kV主變壓器采用強迫油循環風冷的方式，主變壓器風冷系統由五組風扇組成，每組有一個油泵、四個風扇。冷卻系統能否正常穩定運行直接影響到變壓器的絕緣、負荷能力和使用年限，是變壓器正常運行的必要條件，是粵西地區電網穩定的重要保障。

1.2 設備運行問題

原主變風冷控制系統于2009年隨主變一起投產，截至改造日期運行超過六年。原主變風冷控制系統采用10個SPS多功能保護開關控制主變本體風機及油泵運行，SPS多功能保護開關集多種保護、控制、測量功能于一體，是弱電監控、簡化接線、改善啟停特性、降低配電系統容量、節能增效、安全生產的有力保障。但是實踐證明，由于SPS多功能器為電子產品，又安裝在戶外，運行環境惡劣，導致設備經常出錯、發生故障，并且維護成本相當高。

2 技術方案

2.1 方案要求

本工程主要是將主變風冷控制端子箱內風機及油泵的SPS多功能保護開關更換成接觸器控制，并設計出滿足主變運行需要的風冷系統控制回路，主變冷卻風機及油泵控制電源同取交流電源，經新加裝的電源空氣開關接入控制回路。重新對風冷控制系統一、二次接線進行布置接線，并完成主變風冷控制系統的調試工作。本工程在云浮C廠C修期間即2015年11月完成。

2.2 施工竣工圖

主變風冷系統控制回路改造后如圖1所示。

3 回路穩定性優化

（1）改變風扇組控制系統電壓方式，貼合實際，實用性更強、更可靠。

SPS多功能保護開關啟動電源取自PLC內部24 V直流電源，利用可控硅的導通來閉合SPS開關。現將控制回路改為交流220 V電源控制，直接從一次回路中獲得，簡單實用，且不受特殊的直流電壓方式限制，也不受脆弱的電力電子元件可控硅的限制。

（2）將SPS開關改為220 V交流電壓型號為LC1-D3210M5N的施耐德接觸器控制，替代不可靠的SPS開關。

利用可靠性更強的施耐德廠家所生產的接觸器替代昂貴而不適應戶外多變環境的SPS多功能保護開關來控制#5、#6主變風冷控制系統回路，通過接觸器來啟動風扇或油泵運行，避免了對特定廠家供貨、日常維護的依賴。同時，在接觸器上加裝同樣是施耐德廠家生產的輔助觸頭模塊LADN22C，增加了兩對常開與常閉觸點，一對常開觸點接到柜體抽風風扇控制回路，實現當任一接觸器工作時，柜體風扇自動啟動，一對常閉觸點控制回路用，剩下的觸點作備用。

（3）在一次回路上增加低壓斷路器，使保護功能更完善和強大。

增加施耐德生產的型號為GV2-PM20的電壓斷路器，使控制系統既有手動開關功能，又能自動進行欠壓、失壓，過載和短路保護。在一次回路接觸器前串接低壓斷路器，對電源線路和電動機進行保護，同時將故障信號接入PLC程序控制器，實現遠程監控。

圖1 改造后主變風冷系統控制回路示意圖

（4）在二次回路新增帶觸點的單極空開，強大的控制功能使二次控制回路更加可靠。

通過嚴格選型，在G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10常開輔助接點前增加同樣為施耐德生產的分斷能力為6 A的單極空氣開關C65N，對二次回路進行閉合和分斷，實現對二次回路發生的短路、嚴重過載和欠電壓故障進行保護。并利用單極空氣開關標配的輔助開關上送開關信號到PLC程序器，判斷冷卻器故障和相應組別。

（5）二次控制系統全面優化、升級。

通過拆除SPS開關，改變電源控制模式，增加交流接觸器、低壓斷路器和空氣斷路器，配合原有PLC程序控制器和系統外部接線，不改變日常運行操作，二次控制回路系統進行了復雜重大的改造，在滿足冷卻系統功能要求的基礎上，新設計主變壓器風冷控制系統對回路進行了穩定性優化，果斷摒棄了部分原有SPS多功能保護開關不適用和重復的功能，通過重新分布控制開關KK和2ZJ、3ZJ中間繼電器的接線，使舊元件適應新回路接線要求，以盡量少的改動和盡可能簡單的布線實現目標效果。改造后接線簡單明了，占用空間少，運行操作方便、簡單。改造后的風冷控制系統投入運行后，設備故障率低，運行穩定，改造效果良好，相比于原來采用SPS多功能保護開關控制更具有運行和經濟價值。自主設計的主變風冷系統二次控制回路，在布線工藝、運行性能、監控能力、保護功能等方面得到了全面升級。

4 關鍵技術及主要創新點

（1）改變開關電源模式，放棄直流24 V開關電源控制模式，采用實用的220 V交流電源控制。

（2）改造系統二次回路，放棄SPS多功能控制開關，使用傳統接觸器控制。

（3）在系統一、二次回路增加多個低壓斷路器和空氣短路器，使控制和保護功能更加強大。

（4）自主設計的主變風冷系統二次控制回路，在布線工藝、運行性能、監控能力、保護功能等方面得到了全面升級。

5 應用結論

本項目通過對主變壓器風冷控制系統關鍵回路穩定性優化進行深入研究，大膽地將主變風冷控制端子箱內風機及油泵的SPS多功能保護開關更換成接觸器控制，并創新地自主設計出滿足主變運行需要的風冷系統控制回路，使風冷控制系統穩定性得到了質的提高，有力保障了主設備及機組安全運行。該技術目前處于國內先進水平。