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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用，而冷卻器是這類變壓器正常運行必不可少的元件。對冷卻器實現(xiàn)可靠的自動控制是保證這些變壓器安全運行的基本要求。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、可靠的運行，必須設計出可靠的電源。

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行，在冷卻器全停故障時只能運行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，由控制電源I供電。當控制電源I故障時，由控制電源II供電；當控制電源II故障時，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，控制電源I對一半冷卻器（冷卻器I組，稱為工作冷卻器）供電，控制電源II對另一半冷卻器（冷卻器II組，稱為備用冷卻器）供電，備用開關斷開。當控制電源I故障時，自動或手動合上備用開關，由控制電源II同時向冷卻器I組和II組供電；當控制電源II故障時，自動或手動合上備用開關，由控制電源I同時向冷卻器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6組冷卻器，采用環(huán)形接線連接起來。正常時，控制開關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對冷卻器1、3、5組（稱為工作冷卻器）供電，控制電源II對2、4、6組（稱為備用冷卻器）供電。當任一組冷卻器電故障，可以將其隔離進行處理，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，當任一段冷卻器電源小母線上有故障時，備用開關不投入，由非故障段電源保證有三組冷卻器正常運行。當任意一段電源跳開時，備用開關會自動投入，保證全部冷卻器投入運行。

3 電源控制回路的設計

根據(jù)文獻[1]進行分析，電源控制回路的設計如圖3所示。正常時，KM1 ,KM2工作，KM3不工作。圖中電容器C的作用，當三個電容器C的電流不平衡，使KC1(或KC2)線圈帶電，用于完成回路的自動控制。按鈕AN為復位按鈕。QK為操作開關，正常時其①②觸點接通。

3.1自動切換故障功能

（1）單相接地短路或兩相相間短路故障

當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，交流接觸器KM1或KM2將自動跳開380 V電源斷電。這類故障發(fā)生時，流過三相電容器C的電流不平衡，KC1(KC2)得電勵磁，其動斷觸點自動切斷勵KM3啟動回路，KM3不能啟動。

（2）三相金屬性短路故障

當任一段低壓小母線發(fā)生三相金屬性短路時，三相電容器C中流過平衡電流，KC1(KC2)不能得電勵磁，其不能閉鎖KM3啟動回路，KM3啟動，但此時為最大短路電流運行方式，KM3的三個熔絲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自動投入功能

當任意一段380V 電源失電時，電壓繼電器Y1(Y2)線圈失電，其動合接點Y1-1(Y2-1)打開，動斷接點Y1-3(Y2-3)閉合。同時，時間繼電器JC1(JC2)線圈失電，其動斷接點延時閉合，操作開關QK手把的①②觸點接通，三相電容器C無不平衡電流，KC1(KC2)不能得電勵磁，動斷接點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，其動斷接點KM 1(或KM2 )閉合，從而構成通路，使KM3線圈帶電，交流接觸器KM3啟動，維持冷卻器兩段電源小母線正常供電。

3.3自動恢復

當380V故障電源排除故障恢復供電時，電源繼電器Y1、Y2線圈均帶電，動斷接點Y1-3、Y3-3打開，切斷KM3啟動回路，KM1(或KM2)合上，恢復到正常運行狀態(tài)。

4 結束語

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，又避免了環(huán)形供電方案接線復雜，投資維護成本高的弊端。此外，該方案能夠保證在其中一段母線故障時，部分冷卻器仍然能繼續(xù)運行，有效的延長了事故處理時間，提高了變壓器運行的可靠性。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。

《電力變壓器運行規(guī)程》規(guī)定，強迫油循環(huán)風冷變壓器冷卻裝置應符合如下要求[2]：

（1）冷卻系統(tǒng)有兩個獨立的工作電源并能自動切換，當工作電源故障時，自動投人備用電源且發(fā)出音響和燈光信號；

（2）當切除故障冷卻器時發(fā)出音響和燈光信號，并自動投人備用冷卻器

這是對冷卻器的電源控制回路設計的基本要求。在設計中應當遵照執(zhí)行。對大容量變壓器冷卻器的電源控制回路的設計進行分析，有利于更好的做好對冷卻器控制回路的操作和維護，對確保大容量變壓器的安全穩(wěn)定運行乃至高壓、超高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

編自《電氣技術》，原文標題為“大容量變壓器冷卻器電源控制回路設計分析”，作者為趙宏杰。