变压器冷却器电源自动切换回路分析与改进

摘 要：本文对目前现场常用的变压器冷却器电源自动切换回路的工作原理进行分析，并通过一个事故案例引出现有回路存在的缺陷，该缺陷严重影响变压器的安全运行，作者针对缺陷提出改进意见，并对改进进行分析，证明改进行之有效。

关键词：冷却系统 自动切换 改进

中图分类号：TM403 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0137-02

冷却系统是电力变压器的重要组成部分。它的作用是将变压器空载和负载时产生的热量传递出去，保证变压器良好的工作状态，保证额定输出功率，保证变压器内部各元件和变压器油绝缘性能良好，从而达到延长变压器使用寿命的目的。

1 常用回路分析

1.1 接线方式一

（1）如图1所示，变压器投入电网之前，先将SA开关手柄置于I工作II备用，或者II工作I备用位置。

（2）当变压器投入电网时，1KM常闭触点接通；1KV1、2KV1带电，常开触点接通，起动1KV、2KV使常闭触点断开；假定SA开关手柄在I位，则SA1-2接通起动1KL接触器，1KL主触头闭合由工作电源（I）供电。2KL线圈回路被1KL常闭触点断开（闭锁了）。

（3）当工作电源（I）由于某种原因停电，1KL线圈断电，1KL主触头断开工作电源（I），1KL常闭触点接通，1KV断电常闭触点接通，再经SA5-6触点动作2KL接触器，2KL主触头闭合由工作电源（II）供电。

（4）假如工作电源（I）恢复供电时，1KV1动作起动，1KV动作，1KV常闭触点断开使2KL断电，2KL的主触头断开工作电源（II），2KL常闭触点起动1KL，1KL的主触头闭合由工作电源（I）供电。

1.2 接线方式二

（1）如图2所示，变压器投入电网之前，先将SA开关手柄置于I工作II备用（3、4触点和5、6触点接通），或者II工作I备用位置（1、2触点和7、8触点接通）。

（2）当变压器投入电网时，I、II路工作电源三相电压正常，接于星形接线电容器中性点的1YJ、2YJ处于失磁状态，常闭触点接通；1ZJ、1ZJ带电，常开触点闭合、常闭触点打开；假定SA开关手柄在I位，则SA3-4接通起动1JC接触器，1JC主触头闭合由工作电源（I）供电。2JC线圈回路被1ZJ常闭触点断开处于失磁状态。

（3）当工作电源（I）由于某种原因停电（三相均失电）、工作电源（Ⅱ）正常时，1ZJ、1JC线圈断电，1JC主触头断开工作电源（I），1JC常闭触点接通，1ZJ断电常闭触点接通，再经SA5-6触点动作2JC接触器，2JC主触头闭合由工作电源（II）供电。

1.3 接线方式三

（1）如图3所示，变压器投入电网之前，先将S1开关手柄置于I工作II备用（1、2触点和5、6触点接通），或者II工作I备用位置（3、4触点和7、8触点接通）。

（2）当变压器投入电网时，I、II路工作电源三相电压正常，断相及相序保护继电器PHR1、PHR2触电闭合；KT1、KT2继电器励磁，常闭触点打开；假定S1开关手柄在I位，则1-2触点接通起动K1接触器，K1主触头闭合由工作电源（I）供电。K2线圈回路被KT1常闭触点断开处于失磁状态。

（3）当工作电源（I）由于某种原因停电（三相均失电），K1主触头断开工作电源（I），K1常闭触点接通，KT1线圈断电常闭触点接通，再经5-6触点动作K2接触器，K2主触头闭合由工作电源（II）供电。

（4）当工作电源（I）由于某种原因停电（一相或两相失电），断相及相序保护继电器PHR1触点打开，断开K1线圈回路，K1主触头断开工作电源（I），K1常闭触点接通，KT1继电器失磁，常闭触点接通，再经5-6触点动作K2接触器，K2主触头闭合由工作电源（II）供电。

（5）假如工作电源（I）恢复供电时，继电器PHR1触点闭合，KT1继电器励磁，常闭触点断开使K2线圈回路断开，K2的主触头断开工作电源（II），K2常闭触点起动K1，K1的主触头闭合由工作电源（I）供电。

1.4 各种接线方式比较

通过分析可知，上述三种接线方式都能够实现工作电源故障时的自动切换，且对工作电源的故障判断包含各种形式，即包括三相同时失电的故障，又包括电源缺相的故障类型，都达到了保证冷却器正常运行的目的。但是，比较起来，第一种接线形式采用分立元件，通过将电压监视继电器和切换控制回路分别接于不同相，来实现对各种缺相故障的判断，接线相对复杂；第二种接线采用类似“零序”接线形式，使电源缺相的故障判断回路独立出来，接线相对于第一种简单，但也采用分立元件，存在工作不可靠的现象。在进行电源缺相判断时，该回路要满足两点：一是三相电容容量偏差符合要求（中性点偏移电压要小）；二是中性点电压继电器动作电压要符合要求（要躲过不平衡电压），在现场使用中曾经出现电压继电器误动作，将完好的工作电源切除的异常。第三种接线，采用集成元件，工作可靠性大大提高，而且接线简单，应该是将来控制回路设计发展的趋势。

2 故障案例分析

2.1 事故现象及处理经过

某220 kV变电站，主变为沈阳变压器厂生产SFPSZ-180000型三绕组变压器，配备六组冷却器，每组冷却器由两台风机和一台油泵构成，冷却器自动控制回路中工作电源自动切换回路类似接线一形式。该站为无人值班变电站，位于市区中心，设备由市区调控中心统一监控，运行工作由操作队负责，操作队驻地距该站5 km。某日，调控中心值班员监控发现该站#1主变“工作冷却器故障”和“备用冷却器故障”信号先后显示，调控中心通知操作队前往现场查看。20 min后，操作队到达现场，检查发现#1主变油泵及风机均已全部停止，而备用电源没有自动切换，当时气温16 ℃，天气小雨，运行人员到达时主变上层油温也已达到68 ℃。运行人员首先检查冷却器两路电源是否正常，经测试ⅠⅡ路交流电源三相正常，切换装置未动作属于正常；进一步检查发现油泵及风机热继电器均动作，热继电器动作说明风机及油泵存在过载现象，六组同时动作，怀疑电源存在缺相故障，鉴于供电电源正常，运行人员重点测量1KL（见图1）主接触器负荷侧三相电压情况，结果发现缺少B相电源，仔细观察发现1KL（见图1）负荷侧B相触头因过热烧断。

2.2 事故原因及后果分析

在上面的案例中，电源自动切换回路没有动作，是导致冷却器全停的根本原因。通过本文第一部分的分析我们不难发现，以主电源接触器（图1为1KL、2KL；图2为1JC、2JC；图3为KT1，KT2）为分界，对工作电源是否存在故障的判断回路均设计在主接触器的电源侧，而事故中故障出现在主接触器的负荷侧，因此，切换回路不动是正确的。但是，这种设计缺陷存在很大隐患。一是近些年来，国网公司系统改革不断推进，运行管理体制也发生了很大的变化，220 kV及以下变电站普遍采取无人值班方式，也就是说，在变电站设备出现异常时，运行人员需要一定时间才能赶到现场进行处理。根据变压器运行规程规定：“强有风冷变压器当发生冷却器全停故障时，在额定负荷下允许运行20 min，如上层油温未达到75 ℃，允许达到75 ℃，但总时间不得超过1小时”。

2.3 回路改进措施

从上面的分析可知，电源自动切换回路的设计，在变电站有人值班方式下不存在问题，因为运行人员可以在短时间内到现场进行处理。但是在无人值班方式下，设计上的缺陷是有可能造成重大设备事故的。因此，对现有的电源自动切换回路应进行改进。总体的思路就是在主接触器的负荷侧也加装电源监视、却换回路，保证在主接触器电源侧和负荷侧发生供电故障时，切换回路均能够动作，切除故障电源投入完好电源。在实际使用的冷却器控制箱中，两个主接触器负荷侧并接于380 V小母线上，由小母线引出电源为各组冷却器供电，因此主接触器负荷侧电源监视，可在小母线上取电压进行监视，回路设计可参考前文提到的三种接线。

3 结语

冷却器控制回路正常工作，是变压器安全运行的重要保证。运行人员应认真学习和分析控制回路的原理和工作过程，保证在出现异常情况时，能够准确的找出问题根源、及时消除故障，从而保证设备的正常运行。同时，厂家的设计也不一定尽善尽美，我们应结合现场工作中遇到的事故案例，对有关接线提出改进意见，这样才能更有效地保证设备的安全运行。

参考文献

[1]张全元.变电运行现场技术问答[M].北京：中国电力出版社，2007.