宜都换流变压器冷却器强投功能完善化研究

王 枫，李佳伟，严利雄，吴聪聪，饶 磊

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430050）

0 引言

换流变压器是超高压直流输电工程中至关重要的关键设备，是交、直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备[1]。冷却器作为换流变唯一散热装置，其正常运行是保证变压器稳定运行的必要条件[2]，冗余可靠的供电方式将避免冷却器全停造成的直流停运风险。湖北省内所辖5个换流站其换流变冷却器强投方式、原理与宜都站完全相同，故本文以宜都站为例从冷却器强投方式、完善化设计和电源选取3个方面进行介绍。

1 冷却器强投方式介绍

宜都换流变冷却器强投电气原理图如图1所示。

冷却器控制系统是保证变压器冷却设备正常运行的自动控制设备[3],控制柜电源通过开关送电至接触器进线，当接触器收到控制系统指令时吸合，冷却器风机或潜油泵通电投运。若回路中的开关或接触器发生故障时，合上强投开关，交流电直接送至冷却风机或潜油泵，使其直接启动运行，这种绕过控制元件直接送电至负荷的供电方式称为强投，其优缺点如下。

（1）优点

单台冷却器风机或潜油泵因空开或接触器故障时，可通过强投开关绕过故障回路，使其强行投运。

（2）缺点

（a）开关故障更换时，其上侧进线始终带电，现场冷却器控制柜内空间狭小，更换时容易造成进线短路、交流电伤人等事故；（b）冷却器400 V A/B路电源因故障跳闸时，冷却器风机和潜油泵将全部退出运行造成换流变本体温度急剧上升，换流变被迫停运导致直流闭锁。

图1 宜都换流变冷却器强投电气原理图Fig.1 Electrical schematic of cooler strong cast in Yidu

2 冷却器强投完善化设计

外接一路电源至换流变冷却器控制柜，通过互锁控制方式确保在冷却器控制柜电源丢失时外接电源可迅速投入，避免换流变冷却器全停，提高直流系统运行可靠率。冷却器强投完善化电气原理图如图2所示,冷却器控制柜为原厂设备附件，冷却器强投控制柜为本文设计部分。为保证冷却器强投控制柜内各级开关能可靠动作，其选型和电流定值设定应与冷却器控制柜内对应开关保持一致。风机强投控制开关为MS325 4-6.3 A，电流定值4.5 A；潜油泵强投控制开关为MS325 9-12.5 A，电流定值11.5 A；K1、K2选取额定电流为200 A的机械互锁开关。

图2 冷却器强投完善化电气原理图Fig.2 Electrical schematic of perfection of strong casting function of converter cooler

2.1 换流变冷却器电源供电方式

冷却器控制柜由400 V A/B两路电源供电，受控于A/B路接触器机械互锁装置，确保一路电源投运时另一组处于备用，交流电汇集于冷却器控制柜内的1号、2号母排，通过各分支回路的开关和接触器送至冷却器。

2.2 采用外接电源的冷却器供电方式

当冷却器A/B两路400 V电源因故障退出运行时（宜都站换流变曾因A/B路接触器故障，导致冷却器两路电源全部丢失造成该台换流变风机和潜油泵全停），400 V外接电源通过手动投切开关K2送电至冷却器强投控制柜内3号母排，强投隔离开关K1断开，使1号、2号与3号带电母排隔离，交流电通过冷却器强投控制开关直接送至冷却器使其立即工作。

2.3 机械互锁控制方式

隔离开关K1和投切开关K2之间设计机械连锁，其中一个开关在合位时，另一个开关始终处于分位且无法合闸，仅当两个开关同时处于分位时才能对其中一个开关进行合闸操作。冷却器正常运行时，A或B路400 V供电，强投隔离开关K1处于闭合状态，为防止误投外接电源开关K2造成两路400 V电源叠加，采用强投隔离开关K1与投切开关K2机械互锁的控制方式，K1闭合时K2保持在分位且无法合闸。

2.4 完善化设计优点

相较于原冷却器强投方式，完善化设计具有以下优点：

（1）保留了原冷却器强投功能的优点，即单台冷却器风机或潜油泵因空开或接触器故障时，合上强投控制开关使其运行；

（2）冷却器控制柜内开关故障更换时，可以采用外接电源为冷却器供电的方式。断开A/B路电源和开关K1，合上开关K2，与之互锁的K1始终处于分位且无法合闸，通过强投隔离开关K1与外接电源回路隔离，使需更换的开关上下侧均不带电，保证检修人员安全，防止因作业不当造成的短路事故。

（3）当冷却器A/B路电源丢失后，可以迅速恢复换流变冷却器运行，避免冷却器全停带来的直流停运风险；

（4）A/B路接触器故障后，切至应急电源运行，断开A/B路电源和开关K1，合上K2，与之互锁的K1将始终处于分位且无法合闸，将故障回路和带电回路隔离，方便故障设备检修。

3 外接电源的选取

宜都换流变冷却器为强迫油循环空冷OFAF，每台4组冷却器，每组冷却器风机4台，潜油泵1台，均采用Y形接线方式，其冷却器电机规范如表1所示。

当一组冷却器正常运行时，其运行电流为：I总=4×I风+I潜=23.76A，其中I总表示单组冷却器总电流；I风表示风机额定电流；I潜表示潜油泵额定电流。

单台换流变冷却器总电流为95.04 A，电源选取在满足容量要求下采取就近原则，换流变区域320 A检修电源满足上述要求，因此作为外接电源选取点。320 A电源可供冷却器组数如表2所示。

表1 冷却器电机规范Tab.1 Code for cooler motors

表2 320 A电源与冷却器组数对应表Tab.2 Correspondence table of 320 A power supply and cooler group number

采用320 A检修电源外接时，可以使3台换流变冷却器全部投入运行。在极端情况下，当单极6台换流变冷却器全停时，最多可以使13组冷却器正常运行，此时，可以选择换流变温度较高的启动3组，其余5台换流变启动2组运行，在稳定换流变本体温度下迅速抢修，确保直流系统持续运行。

湖北所辖的其它4个换流站因电源布局各有差异，在外接电源的选取上可参照宜都站执行，总体原则为满足容量要求下就近采用。

4 结语

本文从宜都换流变冷却器强投功能出发设计了一种改进方案，在保留原有功能的同时改进了其不足之处，并就电源选取点进行了阐述，具有一定的现场指导意义，计划在年度检修中以宜都站为试点率先实施。

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[2]王龙,任思敏.220 kV主变压器冷却器全停告警原因分析及处理[J].宁夏电力,2016,(02)：44-46+55.WANG Long,REN Simin.Cause analysis and treatment on cooler complete shutdown and alarm of 220 kV main transformer[J].Ningxia Electric Power,2016,(02)：44-46+55.

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