180 MW發電機勵磁變壓器冷卻風機電氣回路改進

周志成

（江蘇華電儀征熱電有限公司， 江蘇 儀征 211400）

引言

發電機勵磁系統通過可控硅將三相電源轉化為發電機轉子直流電源，形成發電機勵磁磁場，通過勵磁系統調節可控硅觸發角，達到調節發電機端電壓和無功的目的。而勵磁變壓器是一種專門為發電機勵磁系統提供三相交流勵磁電源的裝置，通常接于發電機出口端或高壓廠用母線，因發電機出口及高壓廠用母線電壓較高，勵磁系統交流輸入電壓較低，故需一個實現電壓轉換的降壓變壓器，即勵磁變壓器。發電機勵磁變壓器正常工作，是勵磁系統可靠運行的前提，也是保障發電機組安全、穩定、高效發電的關鍵。

為了保證發電機勵磁系統具有很強的勵磁能力，勵磁變壓器在額定工作條件下，功率因數偏低，可控橋的控制角偏大，從而使得換相角很小，導致勵磁變壓器低壓側諧波含量較一般的變壓器高的多，這就導致變壓器渦流損耗較大，運行中產生熱量較多。因此勵磁變壓器冷卻風機工作穩定與否直接影響勵磁系統運行的可靠性，進而影響整個發電機組運行的可靠性。

1 存在問題

江蘇華電儀征熱電有限公司180 MW發電機勵磁型式為自并勵靜態勵磁，勵磁變壓器型號為ZLSCB-1800/6，為F絕緣干式三相變壓器，采用Y/d-11接線，冷卻方式為AN，即自然空氣冷卻；配備一臺LD-BK10-380EFCA型溫控器，A、B、C三相繞組高、低壓側各裝有一臺冷卻風機，風機型號為GFSD 582-155，額定功率90 W，額定電流0.28 A，額定轉速1 400 r/min，風量1 200 m3/h，風機出風口由繞組下部通過間隙吹向繞組上部，以達到對變壓器散熱的效果。風機電氣回路如圖1溫控器接線圖所示。

圖1 溫控器接線圖

分析此勵磁變壓器冷卻風機電氣回路，發現存在以下兩個問題：

第一，勵磁變壓器高、低壓側共6臺冷卻風機，其電源取自燃機MCC段抽屜開關，通過空開Q1控制，為單路電源供電方式，無備用電源。運行中該燃機MCC段抽屜開關若因故障跳閘后不能再次合閘，6臺冷卻風機將全部退出運行，并且短時間內無法恢復運行，導致變壓器繞組和鐵芯溫度升高，絕緣水平降低，使用壽命縮短，嚴重者會影響發電機組出力，發生非計劃停運或被迫停運事件。同時，此控制方式不符合《中國華電集團公司火電企業安全性綜合評價（電氣分冊）》2016版中1.1.3.1條款“冷卻風機應采用雙路電源，具備雙路切換功能”要求。第二，勵磁變壓器高、低壓側共6臺冷卻風機為并聯運行方式，使用同一空氣開關，運行中若任意一臺冷卻風機發生故障，如電機過載，就會使空開Q1跳閘。而Q1跳閘會導致6臺冷卻風機均退出運行，并且不能再次合閘，其余非故障風機無法恢復正常運行，導致變壓器繞組和鐵芯溫度升高，絕緣水平降低，使用壽命縮短，嚴重者會影響發電機組出力，發生非計劃停運或被迫停運事件。

2 改進措施

勵磁變壓器6臺冷卻風機仍采用并聯運行方式，但從勵磁系統電壓等級和容量考慮將其分為兩組：高壓側三臺和低壓側三臺，分別由空開QF3和QF4控制。這樣可以改變原先使用同一空氣開關的控制方式，如圖2風機電源分配圖所示，這樣某臺冷卻風機故障，如電機過載，只會造成空開QF3和QF4其中一個跳閘，而不會影響另一個空開控制的三臺風機的正常運行，避免了故障范圍的擴大，有效地降低了勵磁變壓器冷卻風機全停的概率。

圖2 風機電源分配圖

在勵磁變壓器冷卻風機原只有一路工作電源的基礎上，增加一路備用電源，取自燃機保安MCC段抽屜開關，并對原電氣控制回路進行改進，如圖3風機雙路電源控制回路圖所示。假設風機由燃機MCC段電源供電，燃機MCC段電源為工作電源，燃機保安MCC段電源為備用電源，當工作電源因故障跳閘后，延時中間繼電器J1失電，其常閉觸點延時閉合，交流接觸器C1跳開，其常閉觸點閉合，交流接觸器C2線圈得電后吸合，風機切換至備用電源供電。同時，交流接觸器C2常開觸點閉合，電源指示燈HD2亮起，成功實現雙路切換的功能，即冷卻風機工作電源失電時，能夠快速切換到備用電源供電，保證風機的正常連續運行。

圖3 風機雙路電源控制回路圖

3 結語

江蘇華電儀征熱電有限公司180 MW發電機勵磁變壓器電氣回路的改進，解決了風機無備用電源和任一風機故障會導致風機全停的問題，提高了勵磁變壓器工作的可靠性，保證了發電機組的安全穩定運行。該改進設計思路可以推廣應用到其他相似勵磁變壓器或干式變壓器冷卻系統，對變壓器生產廠家也具有一定的借鑒意義。