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1 引言

隨著高壓、超高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，大容量變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，而冷卻器是這類變壓器正常運(yùn)行必不可少的元件。對(duì)冷卻器實(shí)現(xiàn)可靠的自動(dòng)控制是保證這些變壓器安全運(yùn)行的基本要求。目前，大容量變壓器大都是在環(huán)境比較惡劣戶外運(yùn)行，其冷卻器自然也處于這種環(huán)境中。為了保證冷卻器的正常、可靠的運(yùn)行，必須設(shè)計(jì)出可靠的電源。

2 控制電源接線方式的選擇

規(guī)程規(guī)定正常情況下這樣的變壓器不允許無冷卻器裝置運(yùn)行，在冷卻器全停故障時(shí)只能運(yùn)行20分鐘。為此，控制電源采用雙回路供電方式，分別取之不同的低壓母線，設(shè)為控制電源I和控制電源II。分為輻射式供電（如圖1）和環(huán)形供電（如圖2）。

2.1輻射式接線方案1

圖1 輻射式供電

該方案控制電源I和控制電源II分別取之不同的低壓母線。正常時(shí)，由控制電源I供電。當(dāng)控制電源I故障時(shí)，由控制電源II供電；當(dāng)控制電源II故障時(shí)，由控制電源I供電。控制電源I和控制電源II互為明備用。為了確保這兩路控制電源的壽命均衡，通常按月進(jìn)行定期輪流切換。比如奇數(shù)月由控制電源I供電，偶數(shù)月由控制電源II供電。

2.2輻射式接線方案2

該方案控制電源I和控制電源II分別取之不同的低壓母線。正常時(shí)，控制電源I對(duì)一半冷卻器（冷卻器I組，稱為工作冷卻器）供電，控制電源II對(duì)另一半冷卻器（冷卻器II組，稱為備用冷卻器）供電，備用開關(guān)斷開。當(dāng)控制電源I故障時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)合上備用開關(guān)，由控制電源II同時(shí)向冷卻器I組和II組供電；當(dāng)控制電源II故障時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)合上備用開關(guān)，由控制電源I同時(shí)向冷卻器I組和II組供電。控制電源I和控制電源II互為暗備用。

2.3環(huán)形接線方案

圖2 環(huán)形供電

該方案控制電源I和控制電源II分別取之不同的低壓母線。針對(duì)6組冷卻器，采用環(huán)形接線連接起來。正常時(shí)，控制開關(guān)ZKK3斷開，控制電源I和控制電源II分別帶一半冷卻器，即控制電源I對(duì)冷卻器1、3、5組（稱為工作冷卻器）供電，控制電源II對(duì)2、4、6組（稱為備用冷卻器）供電。當(dāng)任一組冷卻器電故障，可以將其隔離進(jìn)行處理，不影響其它冷卻器的工作。比如，冷卻器3故障，可以斷開控制開關(guān)ZKK1、ZKK2，合上ZKK3、ZKK4、ZKK5，由控制電源II給冷卻器5供電。

2.4方案比較

表1 方案比較

通過分析比較，采用輻射式接線方案2，當(dāng)任一段冷卻器電源小母線上有故障時(shí)，備用開關(guān)不投入，由非故障段電源保證有三組冷卻器正常運(yùn)行。當(dāng)任意一段電源跳開時(shí)，備用開關(guān)會(huì)自動(dòng)投入，保證全部冷卻器投入運(yùn)行。

3 電源控制回路的設(shè)計(jì)

根據(jù)文獻(xiàn)[1]進(jìn)行分析，電源控制回路的設(shè)計(jì)如圖3所示。正常時(shí)，KM1 ,KM2工作，KM3不工作。圖中電容器C的作用，當(dāng)三個(gè)電容器C的電流不平衡，使KC1(或KC2)線圈帶電，用于完成回路的自動(dòng)控制。按鈕AN為復(fù)位按鈕。QK為操作開關(guān)，正常時(shí)其①②觸點(diǎn)接通。

3.1自動(dòng)切換故障功能

（1）單相接地短路或兩相相間短路故障

當(dāng)任一段低壓小母線發(fā)生單相接地短路或兩相相間短路故障時(shí)，交流接觸器KM1或KM2將自動(dòng)跳開380 V電源斷電。這類故障發(fā)生時(shí)，流過三相電容器C的電流不平衡，KC1(KC2)得電勵(lì)磁，其動(dòng)斷觸點(diǎn)自動(dòng)切斷勵(lì)KM3啟動(dòng)回路，KM3不能啟動(dòng)。

（2）三相金屬性短路故障

當(dāng)任一段低壓小母線發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，三相電容器C中流過平衡電流，KC1(KC2)不能得電勵(lì)磁，其不能閉鎖KM3啟動(dòng)回路，KM3啟動(dòng)，但此時(shí)為最大短路電流運(yùn)行方式，KM3的三個(gè)熔絲FU熔斷，將故障切除，保證另一段冷卻器電源小母線正常供電。

圖3 電源控制回路

3.2自動(dòng)投入功能

當(dāng)任意一段380V 電源失電時(shí)，電壓繼電器Y1(Y2)線圈失電，其動(dòng)合接點(diǎn)Y1-1(Y2-1)打開，動(dòng)斷接點(diǎn)Y1-3(Y2-3)閉合。同時(shí)，時(shí)間繼電器JC1(JC2)線圈失電，其動(dòng)斷接點(diǎn)延時(shí)閉合，操作開關(guān)QK手把的①②觸點(diǎn)接通，三相電容器C無不平衡電流，KC1(KC2)不能得電勵(lì)磁，動(dòng)斷接點(diǎn)KC1-1(KC1)均閉合，由于有一段電源失電，KM1(或KM2)交流接觸器斷開后，其動(dòng)斷接點(diǎn)KM 1(或KM2 )閉合，從而構(gòu)成通路，使KM3線圈帶電，交流接觸器KM3啟動(dòng)，維持冷卻器兩段電源小母線正常供電。

3.3自動(dòng)恢復(fù)

當(dāng)380V故障電源排除故障恢復(fù)供電時(shí)，電源繼電器Y1、Y2線圈均帶電，動(dòng)斷接點(diǎn)Y1-3、Y3-3打開，切斷KM3啟動(dòng)回路，KM1(或KM2)合上，恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)束語

由于輻射式接線方案2克服了輻射式接線方案1冷卻器全停概率高的缺點(diǎn)，又避免了環(huán)形供電方案接線復(fù)雜，投資維護(hù)成本高的弊端。此外，該方案能夠保證在其中一段母線故障時(shí)，部分冷卻器仍然能繼續(xù)運(yùn)行，有效的延長了事故處理時(shí)間，提高了變壓器運(yùn)行的可靠性。故最終選擇了輻射式接線方案2（見圖1（b））作為冷卻器電源的接線方式。

《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻裝置應(yīng)符合如下要求[2]：

（1）冷卻系統(tǒng)有兩個(gè)獨(dú)立的工作電源并能自動(dòng)切換，當(dāng)工作電源故障時(shí)，自動(dòng)投人備用電源且發(fā)出音響和燈光信號(hào)；

（2）當(dāng)切除故障冷卻器時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)，并自動(dòng)投人備用冷卻器

這是對(duì)冷卻器的電源控制回路設(shè)計(jì)的基本要求。在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵照?qǐng)?zhí)行。對(duì)大容量變壓器冷卻器的電源控制回路的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，有利于更好的做好對(duì)冷卻器控制回路的操作和維護(hù)，對(duì)確保大容量變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行乃至高壓、超高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“大容量變壓器冷卻器電源控制回路設(shè)計(jì)分析”，作者為趙宏杰。