摘 要：本文對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)常用的變壓器冷卻器電源自動(dòng)切換回路的工作原理進(jìn)行分析，并通過(guò)一個(gè)事故案例引出現(xiàn)有回路存在的缺陷，該缺陷嚴(yán)重影響變壓器的安全運(yùn)行，作者針對(duì)缺陷提出改進(jìn)意見(jiàn)，并對(duì)改進(jìn)進(jìn)行分析，證明改進(jìn)行之有效。

關(guān)鍵詞：冷卻系統(tǒng) 自動(dòng)切換 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TM403 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0137-02

冷卻系統(tǒng)是電力變壓器的重要組成部分。它的作用是將變壓器空載和負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的熱量傳遞出去，保證變壓器良好的工作狀態(tài)，保證額定輸出功率，保證變壓器內(nèi)部各元件和變壓器油絕緣性能良好，從而達(dá)到延長(zhǎng)變壓器使用壽命的目的。

1 常用回路分析

1.1 接線方式一

（1）如圖1所示，變壓器投入電網(wǎng)之前，先將SA開(kāi)關(guān)手柄置于I工作II備用，或者II工作I備用位置。

（2）當(dāng)變壓器投入電網(wǎng)時(shí)，1KM常閉觸點(diǎn)接通；1KV1、2KV1帶電，常開(kāi)觸點(diǎn)接通，起動(dòng)1KV、2KV使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；假定SA開(kāi)關(guān)手柄在I位，則SA1-2接通起動(dòng)1KL接觸器，1KL主觸頭閉合由工作電源（I）供電。2KL線圈回路被1KL常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)（閉鎖了）。

（3）當(dāng)工作電源（I）由于某種原因停電，1KL線圈斷電，1KL主觸頭斷開(kāi)工作電源（I），1KL常閉觸點(diǎn)接通，1KV斷電常閉觸點(diǎn)接通，再經(jīng)SA5-6觸點(diǎn)動(dòng)作2KL接觸器，2KL主觸頭閉合由工作電源（II）供電。

（4）假如工作電源（I）恢復(fù)供電時(shí)，1KV1動(dòng)作起動(dòng)，1KV動(dòng)作，1KV常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使2KL斷電，2KL的主觸頭斷開(kāi)工作電源（II），2KL常閉觸點(diǎn)起動(dòng)1KL，1KL的主觸頭閉合由工作電源（I）供電。

1.2 接線方式二

（1）如圖2所示，變壓器投入電網(wǎng)之前，先將SA開(kāi)關(guān)手柄置于I工作II備用（3、4觸點(diǎn)和5、6觸點(diǎn)接通），或者II工作I備用位置（1、2觸點(diǎn)和7、8觸點(diǎn)接通）。

（2）當(dāng)變壓器投入電網(wǎng)時(shí)，I、II路工作電源三相電壓正常，接于星形接線電容器中性點(diǎn)的1YJ、2YJ處于失磁狀態(tài)，常閉觸點(diǎn)接通；1ZJ、1ZJ帶電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)打開(kāi)；假定SA開(kāi)關(guān)手柄在I位，則SA3-4接通起動(dòng)1JC接觸器，1JC主觸頭閉合由工作電源（I）供電。2JC線圈回路被1ZJ常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)處于失磁狀態(tài)。

（3）當(dāng)工作電源（I）由于某種原因停電（三相均失電）、工作電源（Ⅱ）正常時(shí)，1ZJ、1JC線圈斷電，1JC主觸頭斷開(kāi)工作電源（I），1JC常閉觸點(diǎn)接通，1ZJ斷電常閉觸點(diǎn)接通，再經(jīng)SA5-6觸點(diǎn)動(dòng)作2JC接觸器，2JC主觸頭閉合由工作電源（II）供電。

1.3 接線方式三

（1）如圖3所示，變壓器投入電網(wǎng)之前，先將S1開(kāi)關(guān)手柄置于I工作II備用（1、2觸點(diǎn)和5、6觸點(diǎn)接通），或者II工作I備用位置（3、4觸點(diǎn)和7、8觸點(diǎn)接通）。

（2）當(dāng)變壓器投入電網(wǎng)時(shí)，I、II路工作電源三相電壓正常，斷相及相序保護(hù)繼電器PHR1、PHR2觸電閉合；KT1、KT2繼電器勵(lì)磁，常閉觸點(diǎn)打開(kāi)；假定S1開(kāi)關(guān)手柄在I位，則1-2觸點(diǎn)接通起動(dòng)K1接觸器，K1主觸頭閉合由工作電源（I）供電。K2線圈回路被KT1常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)處于失磁狀態(tài)。

（3）當(dāng)工作電源（I）由于某種原因停電（三相均失電），K1主觸頭斷開(kāi)工作電源（I），K1常閉觸點(diǎn)接通，KT1線圈斷電常閉觸點(diǎn)接通，再經(jīng)5-6觸點(diǎn)動(dòng)作K2接觸器，K2主觸頭閉合由工作電源（II）供電。

（4）當(dāng)工作電源（I）由于某種原因停電（一相或兩相失電），斷相及相序保護(hù)繼電器PHR1觸點(diǎn)打開(kāi)，斷開(kāi)K1線圈回路，K1主觸頭斷開(kāi)工作電源（I），K1常閉觸點(diǎn)接通，KT1繼電器失磁，常閉觸點(diǎn)接通，再經(jīng)5-6觸點(diǎn)動(dòng)作K2接觸器，K2主觸頭閉合由工作電源（II）供電。

（5）假如工作電源（I）恢復(fù)供電時(shí)，繼電器PHR1觸點(diǎn)閉合，KT1繼電器勵(lì)磁，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使K2線圈回路斷開(kāi)，K2的主觸頭斷開(kāi)工作電源（II），K2常閉觸點(diǎn)起動(dòng)K1，K1的主觸頭閉合由工作電源（I）供電。

1.4 各種接線方式比較

通過(guò)分析可知，上述三種接線方式都能夠?qū)崿F(xiàn)工作電源故障時(shí)的自動(dòng)切換，且對(duì)工作電源的故障判斷包含各種形式，即包括三相同時(shí)失電的故障，又包括電源缺相的故障類型，都達(dá)到了保證冷卻器正常運(yùn)行的目的。但是，比較起來(lái)，第一種接線形式采用分立元件，通過(guò)將電壓監(jiān)視繼電器和切換控制回路分別接于不同相，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種缺相故障的判斷，接線相對(duì)復(fù)雜；第二種接線采用類似“零序”接線形式，使電源缺相的故障判斷回路獨(dú)立出來(lái)，接線相對(duì)于第一種簡(jiǎn)單，但也采用分立元件，存在工作不可靠的現(xiàn)象。在進(jìn)行電源缺相判斷時(shí)，該回路要滿足兩點(diǎn)：一是三相電容容量偏差符合要求（中性點(diǎn)偏移電壓要?。?；二是中性點(diǎn)電壓繼電器動(dòng)作電壓要符合要求（要躲過(guò)不平衡電壓），在現(xiàn)場(chǎng)使用中曾經(jīng)出現(xiàn)電壓繼電器誤動(dòng)作，將完好的工作電源切除的異常。第三種接線，采用集成元件，工作可靠性大大提高，而且接線簡(jiǎn)單，應(yīng)該是將來(lái)控制回路設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。

2 故障案例分析

2.1 事故現(xiàn)象及處理經(jīng)過(guò)

某220 kV變電站，主變?yōu)樯蜿?yáng)變壓器廠生產(chǎn)SFPSZ-180000型三繞組變壓器，配備六組冷卻器，每組冷卻器由兩臺(tái)風(fēng)機(jī)和一臺(tái)油泵構(gòu)成，冷卻器自動(dòng)控制回路中工作電源自動(dòng)切換回路類似接線一形式。該站為無(wú)人值班變電站，位于市區(qū)中心，設(shè)備由市區(qū)調(diào)控中心統(tǒng)一監(jiān)控，運(yùn)行工作由操作隊(duì)負(fù)責(zé)，操作隊(duì)駐地距該站5 km。某日，調(diào)控中心值班員監(jiān)控發(fā)現(xiàn)該站#1主變“工作冷卻器故障”和“備用冷卻器故障”信號(hào)先后顯示，調(diào)控中心通知操作隊(duì)前往現(xiàn)場(chǎng)查看。20 min后，操作隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，檢查發(fā)現(xiàn)#1主變油泵及風(fēng)機(jī)均已全部停止，而備用電源沒(méi)有自動(dòng)切換，當(dāng)時(shí)氣溫16 ℃，天氣小雨，運(yùn)行人員到達(dá)時(shí)主變上層油溫也已達(dá)到68 ℃。運(yùn)行人員首先檢查冷卻器兩路電源是否正常，經(jīng)測(cè)試ⅠⅡ路交流電源三相正常，切換裝置未動(dòng)作屬于正常；進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)油泵及風(fēng)機(jī)熱繼電器均動(dòng)作，熱繼電器動(dòng)作說(shuō)明風(fēng)機(jī)及油泵存在過(guò)載現(xiàn)象，六組同時(shí)動(dòng)作，懷疑電源存在缺相故障，鑒于供電電源正常，運(yùn)行人員重點(diǎn)測(cè)量1KL（見(jiàn)圖1）主接觸器負(fù)荷側(cè)三相電壓情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺少B相電源，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)1KL（見(jiàn)圖1）負(fù)荷側(cè)B相觸頭因過(guò)熱燒斷。

2.2 事故原因及后果分析

在上面的案例中，電源自動(dòng)切換回路沒(méi)有動(dòng)作，是導(dǎo)致冷卻器全停的根本原因。通過(guò)本文第一部分的分析我們不難發(fā)現(xiàn)，以主電源接觸器（圖1為1KL、2KL；圖2為1JC、2JC；圖3為KT1，KT2）為分界，對(duì)工作電源是否存在故障的判斷回路均設(shè)計(jì)在主接觸器的電源側(cè)，而事故中故障出現(xiàn)在主接觸器的負(fù)荷側(cè)，因此，切換回路不動(dòng)是正確的。但是，這種設(shè)計(jì)缺陷存在很大隱患。一是近些年來(lái)，國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)改革不斷推進(jìn)，運(yùn)行管理體制也發(fā)生了很大的變化，220 kV及以下變電站普遍采取無(wú)人值班方式，也就是說(shuō)，在變電站設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，運(yùn)行人員需要一定時(shí)間才能趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：“強(qiáng)有風(fēng)冷變壓器當(dāng)發(fā)生冷卻器全停故障時(shí)，在額定負(fù)荷下允許運(yùn)行20 min，如上層油溫未達(dá)到75 ℃，允許達(dá)到75 ℃，但總時(shí)間不得超過(guò)1小時(shí)”。

2.3 回路改進(jìn)措施

從上面的分析可知，電源自動(dòng)切換回路的設(shè)計(jì)，在變電站有人值班方式下不存在問(wèn)題，因?yàn)檫\(yùn)行人員可以在短時(shí)間內(nèi)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。但是在無(wú)人值班方式下，設(shè)計(jì)上的缺陷是有可能造成重大設(shè)備事故的。因此，對(duì)現(xiàn)有的電源自動(dòng)切換回路應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)?？傮w的思路就是在主接觸器的負(fù)荷側(cè)也加裝電源監(jiān)視、卻換回路，保證在主接觸器電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)發(fā)生供電故障時(shí)，切換回路均能夠動(dòng)作，切除故障電源投入完好電源。在實(shí)際使用的冷卻器控制箱中，兩個(gè)主接觸器負(fù)荷側(cè)并接于380 V小母線上，由小母線引出電源為各組冷卻器供電，因此主接觸器負(fù)荷側(cè)電源監(jiān)視，可在小母線上取電壓進(jìn)行監(jiān)視，回路設(shè)計(jì)可參考前文提到的三種接線。

3 結(jié)語(yǔ)

冷卻器控制回路正常工作，是變壓器安全運(yùn)行的重要保證。運(yùn)行人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和分析控制回路的原理和工作過(guò)程，保證在出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠準(zhǔn)確的找出問(wèn)題根源、及時(shí)消除故障，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，廠家的設(shè)計(jì)也不一定盡善盡美，我們應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作中遇到的事故案例，對(duì)有關(guān)接線提出改進(jìn)意見(jiàn)，這樣才能更有效地保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張全元.變電運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.