变压器强油循环强风冷却器控制回路的改造
日期：2008-10-15 18:59:22 来源：中国自动化网
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目前，大型变压器的冷却一般采用强迫油循环风冷却方式，并广泛采用了强油循环强风冷却器这类变压器的主要附件，虽经各生产厂家多次改进，但是在实际运行维护过程中发现，冷却器控制回路的设计仍存在着很多缺陷。若不及时对上述控制回路进行改造，就会影响冷却系统的可靠性，加快变压器绝缘油的老化速度，甚至威胁电网的安全稳定运行。
保定市冷却器厂生产的变压器冷却器已在全国普遍使用，下面以该厂最新设计生产的XKWFP－6型强油循环强风冷却器总控制箱为例进行分析，并提出改造方案，供各位同行参考。
1 防止更换接触器和空气开关时造成的短路
变压器冷却器在运行过程中，接在冷却器电源小母线上的接触器和空气开关容易损坏。因为小母线不能停电，所以只能带电更换损坏设备。由于总控制箱内空间小，电源相间距离近，因此更换设备时极易造成相间短路，甚至使小母线烧断，两段电源均投不上，造成变压器被迫停电。
如图1所示，厂家设计的小母线只有一段，如果将小母线分段，并按图中虚线框所示，加装分段刀闸DK，就可以有效地避免短路事故的发生。正常运行时，合上DK，当某接触器(如1JC)或某空气开关(如1ZK)损坏时，先断开本段电源(Ⅰ段电源)，再拉开DK，可以使已损坏的设备与工作电源隔离，即可在不带电的情况下予以更换。这样既可有效地防止事故的发生，又确保一半的冷却器继续正常运行。选择DK时，应校核其容量。
图1 总控制箱电源接线的改造
2 防止工作电源交流接触器失磁造成主变开关跳闸
1997年9月27日，我局220 kV飞凤山变电站1号主变冷却器总控制箱内工作电源(Ⅰ段)交流接触器1JC线圈烧毁。由于厂家设计未考虑到交流接触器线圈烧毁(或该回路断线)的可能性，因此主控制室无任何信号，冷却器亦不能自动切换至备用电源(Ⅱ段)，致使冷却器失去电源。冷却器全停20min后，由于主变顶层油温未达到75℃，因此主变冷却器全停保护没有出口。60min后，冷却器全停延时跳闸回路出口，使1号主变三侧开关跳闸。如图2所示，时间继电器1BSJ整定为20 min，2BSJ整定为60 min。
图2所示的电流继电器BLJ是反应工作电源断相的，当工作电源断相时，动合触点BLJ1闭合，6ZJ励磁后，可使冷却器自动投入备用电源(自动投入回路在图中未画出)。
造成这起跳闸事故的原因是，工作电源交流接触器失磁后，不仅冷却器不能自动投入备用电源，而且冷却器无法起动中央信号。针对这一事故原因，建议按图2(虚线所示)对变压器冷却器控制回路进行改造。在冷却器全停跳闸时间继电器线圈两端并联一个中间继电器7ZJ，再由动合触点7ZJ1起动6ZJ，利用6ZJ即可实现冷却器电源切换。另外，在动合触点BLJ1两端并联动合触点6ZJ3的目的是实现6ZJ自保持。利用动合触点6ZJ2起动中央信号，呼唤运行值班人员检查冷却器控制回路并处理缺陷。通过转换开关2K，可使6ZJ复归。
图2 冷却器全停控制回路的改造
3 防止工作冷却器的空气开关跳开后不能起动备用冷却器
1996年11月16日，我局220kV竟陵变电站1号主变因负荷轻，且气温较低，只将1号冷却器投入工作，因变压器油泵出现短路故障，其空气开关1ZK快速切除了故障，如图3所示。由于厂家设计不合理，1ZK跳闸后，1号冷却器控制回路失去了电源，因此不能起动备用冷却器，亦不能起动中央信号，造成了冷却器全停。
针对这一重大缺陷，建议将各冷却器控制回路的电源接线按图3(虚线所示)进行改造，即在各冷却器分控箱中加装一个熔断器，改由空气开关之前取控制电源。改造后，当变压器冷却器油泵或风扇发生短路故障时，由空气开关快速切除故障，而该冷却器控制回路的电源不会消失，可以保证备用冷却器的自动投入。
图3 1号冷却器控制回路电源的改造
4 防止变压器负荷波动引起辅助冷却器频繁起动
变压器辅助冷却器的起动方式有两种，一是按变压器顶层油温起动；二是按变压器负荷电流起动。
长期以来，我局所辖变电站大部分主变辅助冷却器控制回路的时间继电器1SJ(型号JS7－2A）经常烧坏。经观察，当主变负荷在某一范围内波动时，测量主变负荷的电流继电器BFJ会频繁动作、返回，BFJ起动1SJ，1SJ将会频繁地起动辅助冷却器。如果辅助冷却器的油泵、风扇电机起动过于频繁，还会进一步导致热继电器动作，从而使辅助冷却器退出运行。这样会大大地缩短冷却器电气设备的使用寿命。
鉴于上述情况，可以根据变压器负荷波动的幅度，将电流继电器BFJ的返回系数人为地调小，从原来规定的0.85～0.9改为0.65～0.75，将BFJ的返回系数调整在这一范围内，可以有效地避免辅助冷却器的频繁起动。
5 提高冷却器全停保护的可靠性
对保定市冷却器厂生产的冷却器总控制箱，其冷却器全停延时跳闸回路都采用JS－11型多回路交流时间继电器，即时间继电器采用交流电源控制。而变电站主变冷却器动力电源和控制电源均取自主变低压侧供电的站用变压器，当变电站只有一台主变运行，其低压侧开关因故停电时，冷却器全停保护将失去控制电源，从而丧失可靠性。
如果将主变冷却器全停保护改用直流长时间继电器，并采用直流供电的温度计，就可以提高主变冷却器全停保护的可靠性。直流长时间继电器系静态继电器，考虑到户外工作环境条件恶劣，应将其安装有主变保护屏上。
改造时，可选用2只许昌继电器厂生产的BS-7B型直流长时间继电器，其原理接线参见图2所示。该型号的时间继电器抗干扰能力强，可靠性高，调试简单。若能选到两段延时的数字式长时间继电器，则安装接线会更简单。按上述方法改造后，将会大大地提高主变冷却器全停保护的安全性和可靠性。
6 结束语
以上针对保定市冷却器厂生产的XKWFP－6型冷却器总控制箱所存在的缺陷进行了分析，其改造原理简单，投资较小。我局已按上述方案对该型号的冷却器总控制箱进行了改造，效果良好。对于其它型号或其它厂家生产的总控制箱，也存在类似的缺陷，可参照上述方案进行改造。
但是在实际改造过程中，由于冷却器总控制箱内设备较多，空间较小，给改造工作带来了一些实际困难，因此希望各生产厂家在设计时要面向用户，充分考虑到冷却器控制回路在现场运行过程中存在的问题，使设计更合理，更完善。
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保定市冷却器厂生产的变压器冷却器已在全国普遍使用，下面以该厂最新设计生产的XKWFP－6型强油循环强风冷却器总控制箱为例进行分析，并提出改造方案，供各位同行参考。
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1 防止更换接触器和空气开关时造成的短路
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变压器冷却器在运行过程中，接在冷却器电源小母线上的接触器和空气开关容易损坏。因为小母线不能停电，所以只能带电更换损坏设备。由于总控制箱内空间小，电源相间距离近，因此更换设备时极易造成相间短路，甚至使小母线烧断，两段电源均投不上，造成变压器被迫停电。
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如图1所示，厂家设计的小母线只有一段，如果将小母线分段，并按图中虚线框所示，加装分段刀闸DK，就可以有效地避免短路事故的发生。正常运行时，合上DK，当某接触器(如1JC)或某空气开关(如1ZK)损坏时，先断开本段电源(Ⅰ段电源)，再拉开DK，可以使已损坏的设备与工作电源隔离，即可在不带电的情况下予以更换。这样既可有效地防止事故的发生，又确保一半的冷却器继续正常运行。选择DK时，应校核其容量。
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图1 总控制箱电源接线的改造
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2 防止工作电源交流接触器失磁造成主变开关跳闸
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1997年9月27日，我局220 kV飞凤山变电站1号主变冷却器总控制箱内工作电源(Ⅰ段)交流接触器1JC线圈烧毁。由于厂家设计未考虑到交流接触器线圈烧毁(或该回路断线)的可能性，因此主控制室无任何信号，冷却器亦不能自动切换至备用电源(Ⅱ段)，致使冷却器失去电源。冷却器全停20min后，由于主变顶层油温未达到75℃，因此主变冷却器全停保护没有出口。60min后，冷却器全停延时跳闸回路出口，使1号主变三侧开关跳闸。如图2所示，时间继电器1BSJ整定为20 min，2BSJ整定为60 min。
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图2所示的电流继电器BLJ是反应工作电源断相的，当工作电源断相时，动合触点BLJ1闭合，6ZJ励磁后，可使冷却器自动投入备用电源(自动投入回路在图中未画出)。
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造成这起跳闸事故的原因是，工作电源交流接触器失磁后，不仅冷却器不能自动投入备用电源，而且冷却器无法起动中央信号。针对这一事故原因，建议按图2(虚线所示)对变压器冷却器控制回路进行改造。在冷却器全停跳闸时间继电器线圈两端并联一个中间继电器7ZJ，再由动合触点7ZJ1起动6ZJ，利用6ZJ即可实现冷却器电源切换。另外，在动合触点BLJ1两端并联动合触点6ZJ3的目的是实现6ZJ自保持。利用动合触点6ZJ2起动中央信号，呼唤运行值班人员检查冷却器控制回路并处理缺陷。通过转换开关2K，可使6ZJ复归。
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图2 冷却器全停控制回路的改造
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3 防止工作冷却器的空气开关跳开后不能起动备用冷却器
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1996年11月16日，我局220kV竟陵变电站1号主变因负荷轻，且气温较低，只将1号冷却器投入工作，因变压器油泵出现短路故障，其空气开关1ZK快速切除了故障，如图3所示。由于厂家设计不合理，1ZK跳闸后，1号冷却器控制回路失去了电源，因此不能起动备用冷却器，亦不能起动中央信号，造成了冷却器全停。
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针对这一重大缺陷，建议将各冷却器控制回路的电源接线按图3(虚线所示)进行改造，即在各冷却器分控箱中加装一个熔断器，改由空气开关之前取控制电源。改造后，当变压器冷却器油泵或风扇发生短路故障时，由空气开关快速切除故障，而该冷却器控制回路的电源不会消失，可以保证备用冷却器的自动投入。
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图3 1号冷却器控制回路电源的改造
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4 防止变压器负荷波动引起辅助冷却器频繁起动
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变压器辅助冷却器的起动方式有两种，一是按变压器顶层油温起动；二是按变压器负荷电流起动。
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鉴于上述情况，可以根据变压器负荷波动的幅度，将电流继电器BFJ的返回系数人为地调小，从原来规定的0.85～0.9改为0.65～0.75，将BFJ的返回系数调整在这一范围内，可以有效地避免辅助冷却器的频繁起动。
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5 提高冷却器全停保护的可靠性
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对保定市冷却器厂生产的冷却器总控制箱，其冷却器全停延时跳闸回路都采用JS－11型多回路交流时间继电器，即时间继电器采用交流电源控制。而变电站主变冷却器动力电源和控制电源均取自主变低压侧供电的站用变压器，当变电站只有一台主变运行，其低压侧开关因故停电时，冷却器全停保护将失去控制电源，从而丧失可靠性。
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改造时，可选用2只许昌继电器厂生产的BS-7B型直流长时间继电器，其原理接线参见图2所示。该型号的时间继电器抗干扰能力强，可靠性高，调试简单。若能选到两段延时的数字式长时间继电器，则安装接线会更简单。按上述方法改造后，将会大大地提高主变冷却器全停保护的安全性和可靠性。
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但是在实际改造过程中，由于冷却器总控制箱内设备较多，空间较小，给改造工作带来了一些实际困难，因此希望各生产厂家在设计时要面向用户，充分考虑到冷却器控制回路在现场运行过程中存在的问题，使设计更合理，更完善。
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