強迫油循環(huán)風冷變壓器冷卻器啟動回路淺析陳前昌

1、強迫油循環(huán)風冷變壓器冷卻器啟動回路淺析江蘇宿遷供電公司陳前昌 【摘要】大型變壓器大多采用強油循環(huán)風冷（ODAF/OFAF）的冷卻方式，為了增強冷卻系統(tǒng)的可靠性進而提高變壓器的安全運行性能，往往采用多組冷卻器分組控制的設(shè)計方案，由于分組方案應用較廣，且經(jīng)過多年使用，逐漸趨于完善，但也存在一些未被重視的問題，本文以某公司生產(chǎn)的OSFPS-750000/500變壓器的的冷卻回路為例，剖析冷卻器的啟動回路并提出了改進意見。【關(guān)鍵詞】變壓器，冷卻器，啟動回路【正文】變壓器的銅損和鐵損消耗的能量絕大部分都轉(zhuǎn)化為熱量，造成了變壓器繞組及鐵芯溫度升高，而變壓器的絕緣壽命和溫度又密切相關(guān)，根據(jù)試驗得出，當平均溫

2、度每升高10攝氏度時，油的劣化速度就會增加1.52倍。根據(jù)冷卻方式分類。目前電力系統(tǒng)運行中的變壓器以油浸自冷式、油浸風冷式及強迫油循環(huán)式三類為主。同樣環(huán)境下強迫油循環(huán)冷卻效果優(yōu)于油浸風冷，油浸風冷冷卻效果優(yōu)于油浸自冷。大型變壓器為了提高容量、減少體積、重量和材料消耗大多會采用強迫油循環(huán)導向風冷方式，這種冷卻方式采用的是油泵導向強迫加速熱點油循環(huán)，經(jīng)風冷散熱器使變壓器冷卻效果提高。按照變壓器運行規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，為防止變壓器油劣化過速，上層油溫一般度，不宜經(jīng)常超過85攝氏，多數(shù)變壓器因此設(shè)有過溫保護，當溫度達到設(shè)定值就會跳閘。一旦變壓器因油溫過高導致絕緣損壞事故或過溫跳閘，就會給系統(tǒng)的正常供電和安

3、全運行帶來嚴重的影響，因此根據(jù)變壓器的容量及其重要程度，必須裝設(shè)良好且可靠的冷卻系統(tǒng)。為了增強冷卻系統(tǒng)的可靠性進而提高變壓器的安全運行性能，往往采用多組冷卻器分別控制的設(shè)計方案，當某一組冷卻器故障時不影響其他冷卻器的運行，使得變壓器能夠最大程度上得到冷卻。分組的另外一個好處是運行檢修靈活，冷卻器一般分成4-12組，可以根據(jù)負荷即溫度來確定投入的組數(shù)，及低溫及低負荷時投入較少冷卻器，以免導致能源及冷卻器壽命的浪費，高溫及高負荷時投入較多組冷卻器及時降低主變溫度。究竟需要投入多少臺冷卻器才能既滿足散熱需求又不至于造成能源浪費及冷卻器壽命減少，這要根據(jù)不同的廠家散熱器的性能而定，本文以某公司生產(chǎn)的O

4、SFPS-750000/500變壓器為例，進行計算。根據(jù)廠家說明書要求，低負荷運行時可以停用部分冷卻器，在保持各繞組及油溫升不變的條件下，開啟冷卻器組數(shù)與允許負荷的關(guān)系有下列算式：開啟n只冷卻器時變壓器允許的容量Sn計算公式Sn變壓器的額定容量（kVA）Pk開啟n只冷卻器允許的負載損耗，PknPP0Pk變壓器75時額定負載損耗P變壓器滿載運行時每只冷卻器的熱負荷，P（P0Pk）/NP0變壓器的空載損耗N冷卻器總數(shù)（不包括備用冷卻器）根據(jù)變壓器的參數(shù)（N=7-1，P0=173.4kW，Pk1215.6kW，Sn750000kVA）可以得到開啟冷卻器組數(shù)和對應允許容量的關(guān)系如下表啟動冷卻器臺數(shù)n變

5、壓器允許的容量SnkSn/Sn1163970 kVA0.2192366070 kVA0.4883491050 kVA0.6554590130 kVA0.7875674810 kVA0.9006750000 kVA1.000冷卻器的控制方式有手動和自動兩種，其中自動控制的冷卻回路又可分為電氣回路控制和可編程控制，目前在系統(tǒng)中運行的以電氣回路控制為主，但可編程控制的冷卻器會象微機保護一樣逐漸普及。下面，以該公司生產(chǎn)的OSFPS-750000/500變壓器配套冷卻器控制回路為例，分析其啟動回路并提出了改進意見。冷卻器控制回路如下冷卻器控制回路圖（局部）一、 冷卻系統(tǒng)配置介紹： 該冷卻系統(tǒng)配置7組冷卻

6、器，由電源切換回路，工作冷卻器輔助及備用冷卻器啟動回路，信號回路，冷卻器自動啟動及冷卻器全停跳閘啟動回路構(gòu)成。1、 冷卻器的分組，為了運行檢修靈活，冷卻系統(tǒng)配置7組冷卻器，可以根據(jù)負荷即溫度來確定投入的組數(shù)，及低溫及低負荷時投入較少冷卻器，高溫及高負荷時投入較多組冷卻器。2、 冷卻器的工作方式，由于變壓器的負荷及溫度是不斷變化的，故當需要投入或停止冷卻器時應該自動進行，不需人為干預，這樣既減少了人員工作壓力，又避免了人為投入不及時導致主變溫度過高，或人為退出不及時導致能源及冷卻器壽命的浪費。故除了設(shè)置工作模式外，還設(shè)置了輔助1、輔助2工作模式，可以根據(jù)溫度及負荷啟動。3、 為了防止工作冷卻器因

7、各種故障停用，設(shè)置了備用工作模式，當任一工作中的冷卻器故障停用，都自動啟動備用冷卻器，來代替原有冷卻器的運行。二、 冷卻器的幾種工作模式1、 冷卻器工作方式切換開關(guān)SC的接點位置表如下：2、 “停止0”模式 停止模式時，冷卻器工作方式切換開關(guān)SC所有接點均斷開，該組冷卻器退出運行。3、 “工作W”模式如下圖所示，設(shè)置方式為“工作”的冷卻器（以第一組為例），其SC1接點1-2、3-4接通，KM1及KM11、KM12、KM13經(jīng)Q1、QC1、SC1的接點3-4及其自身的熱繼電器常閉接點啟動，其中KM1為第一組冷卻器的潛油泵的接觸器，KM11、12、13為第一組冷卻器的三只風扇的接觸器，第一組冷卻器

8、工作。工作指示紅燈H1經(jīng)QF8、KM1及KM11、KM12、KM13的常開接點，K01（油流繼電器）的常開接點、SC1接點3-4啟動，指示第一組工作正常。4、 “輔助A1”模式如圖所示，設(shè)置方式為“輔助A1”的冷卻器（以第七組為例），其SC7接點5-6、7-8接通，KM7及KM71、KM72、KM73經(jīng)其自身的熱繼電器常閉接點及Q7、QC7、SC7的接點7-8及K3啟動，其中KM7為第七組冷卻器的潛油泵的接觸器，KM71、72、73為第七組冷卻器的三只風扇的接觸器，當K3動作時，“輔助A1”冷卻器工作。工作指示紅燈H7經(jīng)QF8、KM7及KM71、KM72、KM73的常開接點，K07（油流繼電器

9、）的常開接點、SC7接點7-8啟動，指示第七組冷卻器工作正常。5、 “輔助A2”模式設(shè)置方式為“輔助A2”的冷卻器（仍以第七組為例），其SC7接點9-10、11-12接通，KM7及KM71、KM72、KM73經(jīng)其自身的熱繼電器常閉接點及Q7、QC7、SC7的接點11-12及K4啟動，當K4動作時，“輔助A2”冷卻器工作。6、 “備用S”模式如圖所示，設(shè)置方式為“備用S”的冷卻器（仍以第七組為例），其SC7接點13-14、15-16接通，KM7及KM71、KM72、KM73經(jīng)其自身的熱繼電器常閉接點及Q7、QC7、SC7的接點15-16及K5啟動，當K5動作時，“備用S”冷卻器工作。 工作指示紅

10、燈H7經(jīng)QF8 KM7及KM71、KM72、KM73的常開接點，K07（油流繼電器）的常開接點啟動，指示第七組冷卻器工作正常。三、 輔助冷卻器的啟動過程分析：輔助冷卻器設(shè)置了兩組，分別為“輔助A1”和“輔助A2”，目的為根據(jù)不同的油溫和負荷自動啟動不同數(shù)量的冷卻器，由于溫度和負荷均參與輔助冷卻器的控制，故其動作過程比較復雜。輔助啟動回路如下：當油溫高于55度或負荷大于65且油溫高于45度時，K03、K3動作，啟動“輔助1”冷卻器。當油溫當油溫低于45度時，K3自保持回路斷開，“輔助1”冷卻器退出運行。當油溫大于65度時，K4、K03、K3動作，啟動“輔助1”“輔助2”冷卻器。當油溫低于55度且

11、負荷小于65%時K4、K03返回，“輔助2”冷卻器退出運行。當負荷大于85%且油溫高于45度時，K4、K03、K3動作，啟動“輔助1”“輔助2”冷卻器。當油溫低于55度且負荷小于65%時K4、K03返回，“輔助2”冷卻器退出運行。當負荷大于85%且油溫低于45度時，K4、K03動作，啟動“輔助2”冷卻器。當油溫低于55度且負荷小于65%時K4、K03返回，“輔助2”冷卻器退出運行。將負荷、溫度和啟動輔助冷卻器對應如下表，可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度和負荷的升高，輔助冷卻器投入數(shù)量也增多。而且溫度優(yōu)先，剛好滿足了變壓器的冷卻需求。 負荷溫度負荷<65%65%<負荷<85%負荷>85

12、溫度<45度無K03K4、K0345度<溫度<55度K03K03、K3K4、K03、K355度<溫度<65度K03、K3K03、K3K4、K03、K3溫度>65度K4、K03K4、K03、 K3K4、K03、 K3四、 備用冷卻器的啟動過程分析：當工作中的冷卻器（以第一組冷卻器為例）出現(xiàn)故障，如油泵回路缺相或短路，熱繼電器KH1動作，斷開接觸器KM1啟動回路，接觸器KM1返回，其常閉接點接通，交流220V電源經(jīng)QF7、KT2、K5、SC1的1-2接點、KM1常閉接點、SC1的3-4接點構(gòu)成回路，K5延時3秒動作，K5動作后啟動相應設(shè)置為“備用S”模式的冷卻器

13、。風扇回路和油流繼電器的常閉接點均和該接點并聯(lián)，若油流繼電器或風扇接觸器返回，均同樣判斷為故障，啟動繼電器K5，進而啟動備用冷卻器。故障冷卻器故障啟動備用冷卻器圖當油溫或負荷啟動了輔助冷卻器（仍以第一組冷卻器設(shè)置為“輔助A1”為例）出現(xiàn)故障，如油泵回路缺相或短路，熱繼電器KH1動作，斷開接觸器KM1啟動回路，接觸器KM1返回，其常閉接點接通，交流220V電源經(jīng)QF7、KT2、K5、SC1的5-6接點、KM1常閉接點、SC1的7-8接點構(gòu)成回路，K5延時3秒動作，K5動作后啟動相應設(shè)置為“備用S”模式的冷卻器。風扇回路和油流繼電器的常閉接點均和該接點并聯(lián)，若油流繼電器或風扇接觸器返回，均同樣判斷

14、為故障，啟動繼電器K5，進而啟動備用冷卻器。K5動作后一組接點發(fā)“工作冷卻器故障”信號，以提醒值班人員注意。當備用冷卻器出現(xiàn)故障時，交流220V電源經(jīng)QF7、KT3、K6、SC1的13-14接點、KM1常閉接點、SC1的15-16、K5接點構(gòu)成回路，K6延時3秒動作，發(fā)出“備用冷卻器故障”信號。五、 輔助冷卻器的啟動回路不足與改進：輔助冷卻器的按負荷啟動的繼電器KC1、KC2一般由保護屏提供，經(jīng)過壓板控制后接入冷卻器控制箱，由于其為交流220V控制，對人員操作時的安全構(gòu)成了嚴重威脅，同時由于交直流不能共用電纜，故需單獨敷設(shè)一根電纜造成了浪費，也擠占了通道。由于冷卻器具備直流控制電源，故直流的取用非常方便，同時由于KC1KC2均經(jīng)過KT1/KT01的延時，完全可以在不增加回路的復雜性及原件數(shù)量的條件下進行改進。即將延時繼電器的啟動回路接入直流控制，由時間繼電器的延時觸點接通交流控制回路，這樣就完成了從交流到直流的改造。同時由于直流的時間繼電器可以選擇數(shù)字型時間繼電器，計時精度也較交流型高得多。改進后的圖如下：交流部分直流部分原KT1/KT01改為直流時間繼電器后用SJ1、SJ01表示，以示區(qū)分。LC+、LC-、QF11均為原有設(shè)備。六、 各組冷卻器的工作模式設(shè)置：根據(jù)廠家的要求，其中一組設(shè)置為“備用S”，另外"輔助A1”、“輔助A2”各設(shè)置一組，剩余4組可根據(jù)