- 頭條大容量變壓器冷卻器的電源控制回路設計2021-03-01 作者：趙宏杰 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語為了保證變壓器冷卻器的正常、可靠的運行，必須設計出可靠的電源。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。為實現這種接線方式的自動控制功能，詳細分析了有關的設計回路，該回路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。能夠完成自動切換故障功能、自動投入功能和自動恢復功能。
1 引言
隨著高壓、超高壓電網的快速發展，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境比較惡劣戶外運行，其冷卻器自然也處于這種環境中。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
規程規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。比如奇數月由控制電源I供電，偶數月由控制電源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環形接線方案
圖2 環形供電
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。
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。
《電力變壓器運行規程》規定，強迫油循環風冷變壓器冷卻裝置應符合如下要求[2]：
（1）冷卻系統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出音響和燈光信號；
（2）當切除故障冷卻器時發出音響和燈光信號，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定運行乃至高壓、超高壓電網的安全穩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。
