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浅谈变压器风冷控制系统二次回路的改进

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1实施背景

1.1现状简述

主变压器冷却系统可分为油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环冷却方式3种。220kV及以上变电站主变压器主要应用的都是强迫油循环冷却方式。目前存在问题是变电站风冷控制箱结构性能上没有优化选择,没有单独的直流控制电源,不方便使用和断开进行回路检修。风冷系统电源备自投功能不可靠,投入工作两段电源相互切换不可靠。操作面板指示灯显示不完善,指示灯不能完整显示操作现状。制造厂家生产水平也参差不齐,对风冷系统二次回路设计不完善,风冷系统功能选择着重点不统一,通信能力不足,不能全部满足电网对主变风冷系统运行的实际要求。

1.2问题分析

老式风冷控制系统设备元器件容易损坏,危及检修人员安全,主要是因为主变风冷控制系统与主变端子箱主变本体非电量信号集成在同一个端子箱内,有交流电窜直流的现象,且没有设独立风冷控制箱,结构不合理。风冷系统故障后不能及时消缺是因为部分运行时间长的变电站风冷控制系统使用PLC单片机模块的电子式风冷控制系统运行时间已达10年,使用单片机进行逻辑编程对风冷控制系统运行智能化程度高,但其软件维护工作量大,对单片机专业知识要求高,导致发生故障时不能及时进行消缺,影响主变投运时间。老式风冷控制系统运行可靠性差,因为部分风冷控制箱两段电源切换不可靠,切换过程延时长,动作不及时。告警信号少不能全面反映现场风冷系统工作状态,主要由于老式风冷控制柜操控板面设计不合理缺少告警指示灯。瞬时电压波动影响整个风冷系统的运行可靠性和稳定性,因为部分风冷控制柜采用电压监测器受电压影响幅度大。部分风冷控制箱操作面板及元器件摆放和元器件标签设计不合理,易使运行人员误操作。部分风冷控制箱发生瞬时故障后,不是信号告警不能正常发出,就是告警信号发出之后不易复归。

1.3提出解决方案

综上所述,为了更好地保障人身、电网、设备的安全,保障变压器的安全可靠运行,提出自主设计全新的风冷控制系统来解决现场遇到的问题。在经过多次的现场实测勘察后,提出将风冷系统的电源、信号等由主变本体端子箱移至新增的风冷控制箱,主变本体端子箱保持不动的方案。按照预想方案,技术人员又进一步针对电缆走向、接线方式对图纸做了大量改进,还多次到变电站现场精心测量检修通道、设备间的距离,为风冷控制柜选择最佳的尺寸和材料、设计适合电网要求的变压器风冷柜控箱。

2改造后主变风冷控制箱主要功能及操作说明

2.1改造后主变风冷控制箱主要功能

设置单独直流控制电源,方便使用和断开进行回路检修。风冷系统电源备自投功能:投入工作电源转换开关I段或II段,两段电源相互切换,检查电源切换是否转换正常,如果1号、2号风冷控制进线电源故障,则指示灯显示红色。风机备用功能,在运行风机发生或辅助运行风机故障。当变压器油面温度达到55℃时(变压器负荷达到75%Se)辅助冷却器启动,监控后台发“辅助冷却器投入”信号,当变压器油面温度降低到45℃(变压器负荷低于75%Se)时辅助冷却器停止运行,后台辅助冷却器投入信号消失。当工作冷却器出现故障时,备用冷却器自动投入运行,监控后台发“备用冷却器投入/工作冷却器故障”信号,当备用冷却器投入后出现故障,监控后台发“备用冷却器投入后故障”信号,当工作冷却器故障消失后,系统自动切换至工作冷却器运行,“备用冷却器投入/工作冷却器故障”信号消失。

2.2主变风冷控制系统故障情况说明

当I段(II段)工作电源(主供)出现失压、缺相、断相、相序错误时,控制系统会自动切至II段(I段)电源(备供),监控后台报“1号(2号)工作电源故障”信息;当I段(II段)主供电源恢复,系统将自动切回I段(II段),“1号(2号)工作电源故障”信号也随之消失。当I段(II段)电源接触器出现故障时系统会自动切至II段(I段)电源,监控后台报“1号(2号)主接触器故障”信息,当接触器正常后系统不能自动切回主供电源供电,需人工复归1号(2号)主接触器故障及信号手动复位按钮,系统才会切换回I段(II段)电源,1号(2号)主接触器故障信号消失。当“辅助、备用电源跳闸、直流控制电源消失”其中之一发生时,后台相应发出“辅助、备用电源和控制电源故障”信息,此时需要检查相应开关及电源是否正常。1~3号冷却器主电源(1~3号冷却器控制电源)开关跳闸时,监控后台发“1~3号冷却器主电源(1~3号冷却器控制电源)故障”信号,此时需要检查1~3号冷却器主电源、控制电源开关跳闸情况。当出现1~3号冷却器全停(1~3号冷却器全停、I、II段电源全部电源消失)时,后台发风冷全停信号,当变压器温度达到75℃时延时20min跳主变三侧开关;当变压器温度达不到75℃时60min无条件跳主变三侧开关(此时应及时根据变压器运行状况投退相应跳闸压板)。

3风冷系统二次回路上的改进

3.1在风冷二次回路上的创新

在电源侧加装施耐德多功能电压监测器,不仅监测来电侧交流电电流质量,还在监测继电器闭合之后下方侧电流质量,如果I、II段电源接触器控制回路或接触器本身故障,该接触器采用母线电压监视继电器KX3(缺相、电压高或低时动作时启动)来判断接触器(或母线)故障,KX3启动后闭锁电源回路,动作后需要手动复归。如果电压因各种原因有所波动,在高于上限电压或低于下限电压时,电压监测器可设定延时闭锁回路,待电压恢复正常,同样电压监测器会延时接通回路,提高对瞬时电压波动的抵抗力,提高运行可靠性。改进了电源切换回路,使得切换回路更加可靠。且增加了继电器粘连情况下,备自投电源切换功能,使得电源回路更加完善。改进了电源切换继电器回路,使得切换回路更加可靠。而且如果出现瞬时故障,在短暂故障后复归,可发出故障信号,并且在现场勘察时可手动复归故障信号。增加了各个风扇电动机空气开关信号,可清楚掌握风机运行状态,及时进行维护。发出各种信号有多个备用继电器接点,保证发出的任何信号准确无误,没有纰漏。

3.2在元器件选择、布局合理上的创新

用钳形电流表测量各个风扇电动机电,再与风扇电机铭牌参数作一对比,对空开配置进行极差配合,对各种继电器性能逐一了解选择,使得整个风冷系统运行可靠。将交流端子全部设置在控制箱左边,直流端子全部设置在控制箱右边,防止交流电窜入直流电源。将控制箱照明和加热设置在可实现最大效用的位置,保证控制箱可适应不同恶劣气候。分级设置元器件安装位置,使人一目了然,避免误操作。

4效果与效益

4.1使用效果

新设计风冷控制箱在利通220kV变电站风冷控制系统改造中进行了成功的应用。自投运以来运行正常可靠,不误发告警信号,故障报警灵敏,瞬时故障复归功能使用方便,对电压波动等抗干扰能力强,各种故障发生率为0,各种通信信息能够全面反映主变风冷系统运行状态。

4.2经济效益

新型的风冷控制系统能够有效地避免过去事故的发生,在使用1年之内新型风冷控制箱后故障率为0%,这不仅保障了变压器的安全可靠的正常运行,保证了电网的安全可靠运行,而且大大降低了人力、物力、财力的耗费,每年节省因风冷故障减少而外出消缺次数减少,节省了一笔出差的费用。新型风冷控制系统集众多优点和创新于一身,为变压器安全可靠运行起到举足轻重的作用和意义。截至目前新型风冷控制系统已经在某220kV变电站的#1、#2主变上成功运行1年之久,未出现任何故障,未误发任何报警信号。

参考文献

[1]马旭斌,郑巴特,刘岩娟.变电站风冷变压器冷却器全停故障分析[J].内蒙古电力技术,2010(02):27-28.

[2]李冬梅.大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计[D].河北:河北工业大学,2011.

[3]颜世钢,魏殿杰.一种新型强油循环风冷变压器冷却自控装置的研制[J].电力自动化设备,2002(8):57-59.

作者:张康,秦川 单位:国网宁夏电力公司吴忠供电公司

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