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  • 頭條大容量變壓器冷卻器的電源控制回路設(shè)計(jì)
    2021-03-01 作者:趙宏杰  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語為了保證變壓器冷卻器的正常、可靠的運(yùn)行,必須設(shè)計(jì)出可靠的電源。討論了變壓器冷卻器不同的電源接線方式,指出輻射式接線方案2為最佳接線方式。為實(shí)現(xiàn)這種接線方式的自動(dòng)控制功能,詳細(xì)分析了有關(guān)的設(shè)計(jì)回路,該回路有兩個(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。能夠完成自動(dòng)切換故障功能、自動(dòng)投入功能和自動(dòng)恢復(fù)功能。

    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

    大容量變壓器冷卻器的電源控制回路設(shè)計(jì)

    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

    大容量變壓器冷卻器的電源控制回路設(shè)計(jì)

    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

    大容量變壓器冷卻器的電源控制回路設(shè)計(jì)

    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。

    大容量變壓器冷卻器的電源控制回路設(shè)計(jì)

    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。

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