電力變壓器風冷控制柜二次回路不足分析及其改造

尹義震?劉朋?李業興

摘要：本文主要分析了油浸風冷式變壓器控制柜二次回路存在的不足及其改造方案。

關鍵詞：油浸風冷;控制柜;冷卻系統;運行壽命

1 引言

變壓器作為電力系統的重要組成部分，它的安全運行對電力系統起著十分重要的作用;而變壓器的使用壽命則主要由其絕緣壽命決定的，而絕緣壽命則與溫度密切相關;根據有關試驗得出，當平均溫度每升高10℃時，油的劣化速度就會增加1.52倍;而當溫度超過一定限值時，隨著溫度的升高，老化速度會進一步加快，這就是所謂的變壓器絕緣老化“六度原則”（六度原則：當變壓器繞組溫度在80～130℃ 范圍內，溫度每升高6℃ ，其絕緣老化速度將增加一倍，即溫度每升高6℃ ，其絕緣壽命就降低1/2）。因此，變壓器冷卻系統的可靠運行就顯得尤為重要，而目前變壓器冷卻系統及其控制回路尚存在許多不足之處。

本文主要提出某些廠家油浸風冷變壓器冷卻系統繼電器式控制柜二次回路存在的設計不足，并結合產品現場驗收提出的問題對控制柜二次回路進行改造。

2 不足分析

2.1 雙電源切換缺陷分析

2.1.1 原理介紹

風冷控制柜雙電源切換系由電源監視繼電器、接觸器、中間繼電器及轉換把手組成，轉換把手用于選擇常用電源，當電源監視繼電器監測到常用電源故障時，會自動切換到備用電源，實現備用電源的投入。

2.2.2缺陷分析

傳統雙電源切換系統在正常電源故障切換到備用電源過程時，未判斷備用電源是否正常，若此時，備用電源同樣存在故障（如斷相），系統仍默認繼續投入備用電源，將會造成電機燒毀事故，以致影響整個冷卻系統的安全運行。

2.2 風機組啟停控制邏輯方案不足分析

2.2.1原理介紹

傳統控制柜變壓器風機全部通過一個總的“自動/手動”選擇開關來選擇控制模式，當選擇自動模式時，通過變壓器溫控器節點來控制風機啟停，當選擇手動模式時，通過每組風機的選擇開關進行手動投入。

2.2.2控制邏輯設計缺陷

根據早期項目現場反饋記錄統計，轉換開關卡滯、損壞率較高;一旦工作模式選擇轉換開關故障，將無法實現自動或手動啟停風機，整個冷卻系統就會癱瘓，嚴重影響變壓器的安全運行，存在嚴重設計缺陷。

2.2.3遠方監控缺陷

傳統控制回路中，每個風機組接觸器控制回路電源都是單獨外引，當出現三相電源故障（如：上端斷路器未合閘或動力電源未送電等情況），若油溫升高至啟動風機溫度，每組風機控制接觸器可以正常吸合，但此時因風機電源故障，風機實際未運行;但因給后臺的運行監控信號是由接觸器發出的，就會給后臺發出風機正常運行信號，屬誤報運行信號，影響后臺監控人員判斷，若長時間未及時發現處理此問題，也將會嚴重影響變壓器散熱，致使變壓器油溫持續升高，影響其安全運行。

2.3 風機組運行模式不足分析

常規風冷控制柜風機運行模式一般分為工作（低溫啟動）和輔助（高溫啟動）兩種方式。

當油溫高于T2時啟動工作風機組，低于T1時停止工作風機組;當油溫高于T3時啟動輔助風機組，低于T2時停止輔助風機組（注：T3>T2>T1）。這種運行方式勢必會造成作為工作組的風機運行時間遠大于作為輔助組的風機，長此以往工作組風機使用壽命會大大縮短，以致影響整個冷卻系統的安全、可靠運行。

3 改造方案

3.1 雙電源切換缺陷改造

改造方案是：在備用電源切換回路增加備用電源監視繼電器常開觸點，只有備用電源無故障時，此觸點才能閉合。此時若主電源出現故障，若備用電源無故障，觸點閉合，回路正常導通，備用電源投入;若備用電源故障，觸點打開，此時無法投入備用電源，并給后臺發出兩路電源故障信號，從而避免了因誤投入故障電源而燒毀電機的情況。

3.2 風機組啟停控制邏輯方案改造

3.2.1改造控制邏輯設計缺陷

給每組風機控制回路單獨設置一個控制模式選擇開關，既可以靈活實現每組風機的“自動/手動”啟停邏輯，同時也避免了原設計方案因一個控制模式選擇開關故障而導致整個冷卻系統癱瘓的問題，提高了冷卻系統的可靠性和靈活性。

3.2.1改造后臺風機運行誤報缺陷

每組風機的接觸器線圈控制回路電源取自風機接觸器上端單相電源，這樣可保證風機控制電源和供電電源保持同步（即風機組電源失電，控制電源同樣失電，接觸器不會出現吸合情況），這樣就避免了原設計方案中“因風機失電，接觸器仍正常吸合導致出現后臺誤報運行信號”問題。

3.3 風機組運行模式方案改造

增加工作/輔助輪換把手，比如K1作為工作組風機啟動溫度，K2作為輔助風機組啟動溫度，當把手選擇組1時，K1啟動風機組1，K2啟動風機組2;當把手選擇組2時，K1啟動風機組2，K2啟動風機組1;通過對啟動回路的切換，以此實現風機組1和風機組2人為輪換功能，便于均衡每組風機的運行時間，延遲風機的使用壽命，確保冷卻系統的安全運行。

3 結論和建議

本文主要結合一些廠家控制柜圖紙及現場反饋的缺陷兩個方面來分析現有風冷控制柜二次回路系統存在的不足及可能引起的風險事故，并提出了相應的解決方案及建議：

（1）雙電源切換系統，主/備電源切換時，需保證備用電源無故障。

（2）對重要且存在故障隱患的回路進行并行方案設計，以避免整個冷卻系統癱瘓。

（3）設置工作/輔助輪換開關，平衡風機使用時間，延長冷卻系統使用壽命。

參考文獻

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作者簡介：

姓名：尹義震（1988.11--）;性別：男，民族：漢，籍貫：山東省泰安人，學歷：本科;現有職稱：中級工程師;研究方向：電力工程。