主变压器强油风冷信号回路改进

李晓斌，贾 义，盖国权，栾鹏飞

（1.内蒙古电力（集团）有限责任公司 锡林郭勒电业局，内蒙古 锡林浩特 026000；2.内蒙古电力（集团）有限责任公司 巴彦淖尔电业局，内蒙古 巴彦淖尔 015000；3.内蒙古电力（集团）有限责任公司 鄂尔多斯电业局，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

目前，电力系统中110 kV及以上电压等级大型变压器普遍采用油浸式，变压器油作为绝缘介质和传热载体[1-2]。电力系统中投入使用的大容量变压器一般采用强迫油循环的冷却方式，虽然近几年220 kV及以上电压等级大型变压器大多已不再采用强油风冷的冷却方式，但电力系统中仍有较多强油风冷的220 kV变压器在运用[3-4]。

强迫油循环风冷变压器容量大，外部有效散热面积小，但由于冷却器的潜油泵运转，强迫变压器油经散热器高速循环，将热量从变压器内部带出，并用风扇冷却，所以其散热效率很高。若冷却装置（冷却风扇和油泵）停止工作，在变压器外壳散热面积小的情况下，内部热量散发减缓。所以，当冷却器全停时，变压器不能长时间持续运行[5]，否则将可能导致变压器因油温过高而损坏绝缘，从而导致变压器内部短路等故障的发生。

变压器在冷却过程中风机能否正常运行是至关重要的环节，而电力系统中部分主变压器风冷信号不能尽数传至变电站主控室和调控中心的监控机上，而传至监控机上的是一些诸如：1号电源故障、2号电源故障、信号电源故障、备用冷却器故障、工作冷却器故障以及风冷全停跳闸等信号，还不能准确地反映风机运行的具体工况，如风机分别故障及风机全部故障时，风机全停信号不能准确传至变电站监控机上。变压器风冷全停允许带额定负荷运行的时间应遵守制造厂家的规定，如制造厂家无此方面规定，则允许带额定负荷运行20 min。若变压器上层油温未达到75℃，则可继续运行至75℃，但风冷全停后总运行时间不得超过1 h[5-6]。若变压器投入风冷全停非电量保护跳闸压板，即风冷全停20 min油温达到75℃或风冷全停达1h，则主变各侧断路器跳闸，将造成供电用户失电或与其并列运行的主变过负荷等事故。

1 原因分析

主变强油风冷控制原理接线图如图1所示，变电站主控室监控机上的冷却器信号取自KM1、KM2、KM3等交流接触器的常开触点并联作为冷却器信号传至监控机，当任何一个冷却器工作时，该信号都会传至监控机。而1#冷却器、2#冷却器、3#冷却器故障时故障信号却不能传至后台，即任何一个冷却器单独故障时却不能将该冷却器的状况反映给主控室的监控机，这将严重影响监盘的正确性。

图1 冷却器信号回路图Fig.1 Diagram of cooler signal circuit

同时，在一般的强油风冷控制原理接线图中有备用冷却器故障和工作冷却器故障两种信号，但是厂家做后台的时候将这两个信号仅置于报警中，如果备用冷却器和工作冷却器均故障可能造成风冷全停，将会造成严重的后果。

2 改进方案

2.1 增加测控装置遥信点

增加测控装置的遥信点，使各冷却器信号分别传到后台，改进后的冷却器二次接线如图2所示。

图2 改进后的冷却器信号回路图Fig.2 Diagram of improved cooler signal circuit

在图1中，只要有一个冷却器运行，则YX1信号就能传到后台，根本不能区分是几号冷却器在运行，所以这也就增加了冷却器全停的风险，如果将1#冷却器、2#冷却器、3#冷却器的遥信点分开，分别经由测控装置传到变电站后台，则当任一冷却器故障时，均有信号传至后台，此时便可及时提醒变电运行和监控运行人员，就能及时通知检修人员处理，并防止冷却器全停故障的发生。

2.2 运用视觉效果防止风冷全停

在主变压器强油风冷信号回路中，有备用冷却器和工作冷却器故障两个信号，如图3所示，当备用冷却器和工作冷却器全部故障时，虽然还有辅助冷却器在工作，但是，辅助冷却器投入运行有3个条件：1）按变压器的上层油温投入；2）按变压器绕组温度投入；3）按变压器负荷电流投入。因此仅仅依靠辅助冷却器会相当危险的，因为如果在1 h后没有达到辅助冷却器的工作条件，则主变会跳开各侧断路器，造成极其严重的后果。为了更加安全，做后台时可以将这两个信号分别传至后台，并且在桌面上分别将这两个信号做成指示灯。正常运行时，总会有一个以上的指示灯亮，如果指示灯全部不亮了，则说明工作冷却器和备用冷却器全部处于停运状态。

图3 工作和备用冷却器信号回路图Fig.3 Diagram of working and standby cooler signal circuit

另外，为了防止主变压器运行在风冷全停的工况下，即工作冷却器与备用冷却器全部故障以后，而此时也没有达到辅助冷却器自动投入运行的3个条件。可以在工作冷却器与备用冷却器全部故障以后，故障信息上传到变电站后台的同时启动辅助冷却器。如图4所示，交流接触器触点KA1和KA2串联提供YX9的信号，即工作冷却器和备用冷却器均故障时发遥信至变电站后台监控机，同时当交流接触器触点KA1和KA2均闭合时直接启动辅助冷却器，该启动条件与辅助冷却器自动投入运行的3个条件并列，提高了辅助冷却器在紧急情况下投入运行的可靠性。

图4 辅助冷却器投运原理图Fig.4 diagram of secondary cooler operation

3 结束语

文章针对电力系统中主变压器冷却器信号不能准确反映各组冷却器工况的问题，提出增加测控装置遥信点和运用视觉效果防止风冷全停的改进方案。改进方案可实现准确反映各组冷却器的运行状况和及时直观提醒工作冷却器和备用冷却器停运的效果，并在工作冷却器和备用冷却器停运时及时投入辅助冷却器，使得强油风冷主变压器冷却器的工况更加详细、直观地在变电站后台监控机上反映出来，出现故障时准确显示故障点，有效地防止主变压器冷却器全停和因此而造成主变压器跳闸事故的发生。文章提出的改进方案可以减少变电运行和监控运行人员的工作量，确保主变压器在安全的油温下运行，延长主变压器的使用寿命，增强电力系统供电的可靠性。

[1]刘曙光，石文生.一种新型变压器强油风冷控制系统的设计与实现[J].西安工程科技学院学报，2005，19（1）：70-74.LIU Shu-guang，SHI Wen-sheng.Design and realization of a new transformer’s forced-oil-air cooling control system[J].JournalofXian University Engineering Science and Technology，2005，19（1）:70-74.

[2]刘曙光，石文生.基于PCC的变压器强油风冷控制系统[J].控制工程，2010（17）：152-156.LIU Shu-guang，SHI Wen-sheng.On transformer forced-oilair cooling control system based on PCC[J].Control Engineering of China，2010（17）:152-156.

[3]赵剑波，肖承仟，王予生，等.220 kV主变风冷装置全停故障原因分析及其二次回路改造 [J].高压电器，2011，47（5）：96-99.ZHAO Jian-bo，XIAO Chen-qian，WANG Yu-sheng，et al.Analysis on a complete shutdown of a 220 kV main transformer’sair-cooling unitand modification ofthe secondary circuit[J].High Voltage Apparatus，2011，47（5）:96-99.

[4]王安西，杨田.强油风冷电力变压器油流继电器故障实例分析[J].中国电力，2008，41（10）：24-26.WANG An-xi，YANG Tian.Analysis of oil flow relay faults of a forced oil-air cooling power transformer[J].Electric Power，2008，41（10）:24-26.

[5]罗宇，朱铁军，秦江伟.220 kV变电站强迫油风冷控制系统异常原因分析与改进[J].重庆电力高等专科学校学报，2012，17（6）：67-70.LUO Yu，ZHU Tie-jun，QIN Jiang-wei.Cause analysis of the abnormalities of the OFAF control system of the 220 kV substation and its improvement[J].Journal of Chongqing Electric Power College，2012，17（6）:67-70.

[6]周多思，刘春艳，唐海浪.强油风冷变压器冷却电源全停故障分析[J].湖南电力，2012，32（6）：49-50，53.ZHOU Duo-si，LIU Chun-yan，TANG Hai-lang.Analysis of cooling powerfullstop faultforforced-oil-aircooling transformer[J].Hunan Electric Power，2012，32（6）:49-50，53.