电力变压器风冷控制柜二次回路不足分析及其改造

尹义震?刘朋?李业兴

摘要：本文主要分析了油浸风冷式变压器控制柜二次回路存在的不足及其改造方案。

关键词：油浸风冷;控制柜;冷却系统;运行寿命

1 引言

变压器作为电力系统的重要组成部分，它的安全运行对电力系统起着十分重要的作用;而变压器的使用寿命则主要由其绝缘寿命决定的，而绝缘寿命则与温度密切相关;根据有关试验得出，当平均温度每升高10℃时，油的劣化速度就会增加1.52倍;而当温度超过一定限值时，随着温度的升高，老化速度会进一步加快，这就是所谓的变压器绝缘老化“六度原则”（六度原则：当变压器绕组温度在80～130℃ 范围内，温度每升高6℃ ，其绝缘老化速度将增加一倍，即温度每升高6℃ ，其绝缘寿命就降低1/2）。因此，变压器冷却系统的可靠运行就显得尤为重要，而目前变压器冷却系统及其控制回路尚存在许多不足之处。

本文主要提出某些厂家油浸风冷变压器冷却系统继电器式控制柜二次回路存在的设计不足，并结合产品现场验收提出的问题对控制柜二次回路进行改造。

2 不足分析

2.1 双电源切换缺陷分析

2.1.1 原理介绍

风冷控制柜双电源切换系由电源监视继电器、接触器、中间继电器及转换把手组成，转换把手用于选择常用电源，当电源监视继电器监测到常用电源故障时，会自动切换到备用电源，实现备用电源的投入。

2.2.2缺陷分析

传统双电源切换系统在正常电源故障切换到备用电源过程时，未判断备用电源是否正常，若此时，备用电源同样存在故障（如断相），系统仍默认继续投入备用电源，将会造成电机烧毁事故，以致影响整个冷却系统的安全运行。

2.2 风机组启停控制逻辑方案不足分析

2.2.1原理介绍

传统控制柜变压器风机全部通过一个总的“自动/手动”选择开关来选择控制模式，当选择自动模式时，通过变压器温控器节点来控制风机启停，当选择手动模式时，通过每组风机的选择开关进行手动投入。

2.2.2控制逻辑设计缺陷

根据早期项目现场反馈记录统计，转换开关卡滞、损坏率较高;一旦工作模式选择转换开关故障，将无法实现自动或手动启停风机，整个冷却系统就会瘫痪，严重影响变压器的安全运行，存在严重设计缺陷。

2.2.3远方监控缺陷

传统控制回路中，每个风机组接触器控制回路电源都是单独外引，当出现三相电源故障（如：上端断路器未合闸或动力电源未送电等情况），若油温升高至启动风机温度，每组风机控制接触器可以正常吸合，但此时因风机电源故障，风机实际未运行;但因给后台的运行监控信号是由接触器发出的，就会给后台发出风机正常运行信号，属误报运行信号，影响后台监控人员判断，若长时间未及时发现处理此问题，也将会严重影响变压器散热，致使变压器油温持续升高，影响其安全运行。

2.3 风机组运行模式不足分析

常规风冷控制柜风机运行模式一般分为工作（低温启动）和辅助（高温启动）两种方式。

当油温高于T2时启动工作风机组，低于T1时停止工作风机组;当油温高于T3时启动辅助风机组，低于T2时停止辅助风机组（注：T3>T2>T1）。这种运行方式势必会造成作为工作组的风机运行时间远大于作为辅助组的风机，长此以往工作组风机使用寿命会大大缩短，以致影响整个冷却系统的安全、可靠运行。

3 改造方案

3.1 双电源切换缺陷改造

改造方案是：在备用电源切换回路增加备用电源监视继电器常开触点，只有备用电源无故障时，此触点才能闭合。此时若主电源出现故障，若备用电源无故障，觸点闭合，回路正常导通，备用电源投入;若备用电源故障，触点打开，此时无法投入备用电源，并给后台发出两路电源故障信号，从而避免了因误投入故障电源而烧毁电机的情况。

3.2 风机组启停控制逻辑方案改造

3.2.1改造控制逻辑设计缺陷

给每组风机控制回路单独设置一个控制模式选择开关，既可以灵活实现每组风机的“自动/手动”启停逻辑，同时也避免了原设计方案因一个控制模式选择开关故障而导致整个冷却系统瘫痪的问题，提高了冷却系统的可靠性和灵活性。

3.2.1改造后台风机运行误报缺陷

每组风机的接触器线圈控制回路电源取自风机接触器上端单相电源，这样可保证风机控制电源和供电电源保持同步（即风机组电源失电，控制电源同样失电，接触器不会出现吸合情况），这样就避免了原设计方案中“因风机失电，接触器仍正常吸合导致出现后台误报运行信号”问题。

3.3 风机组运行模式方案改造

增加工作/辅助轮换把手，比如K1作为工作组风机启动温度，K2作为辅助风机组启动温度，当把手选择组1时，K1启动风机组1，K2启动风机组2;当把手选择组2时，K1启动风机组2，K2启动风机组1;通过对启动回路的切换，以此实现风机组1和风机组2人为轮换功能，便于均衡每组风机的运行时间，延迟风机的使用寿命，确保冷却系统的安全运行。

3 结论和建议

本文主要结合一些厂家控制柜图纸及现场反馈的缺陷两个方面来分析现有风冷控制柜二次回路系统存在的不足及可能引起的风险事故，并提出了相应的解决方案及建议：

（1）双电源切换系统，主/备电源切换时，需保证备用电源无故障。

（2）对重要且存在故障隐患的回路进行并行方案设计，以避免整个冷却系统瘫痪。

（3）设置工作/辅助轮换开关，平衡风机使用时间，延长冷却系统使用寿命。

参考文献

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[5] 马凤新 浅谈变压器冷却系统及故障处理 [J] 工业与信息化 2018.4 ：131-134.

作者简介：

姓名：尹义震（1988.11--）;性别：男，民族：汉，籍贯：山东省泰安人，学历：本科;现有职称：中级工程师;研究方向：电力工程。