强迫油循环风冷变压器冷却器电源切换控制回路改进

第47卷第2期2010年2月

TRANSFORMER

Vol.47FebruaryNo.22010

强迫油循环风冷变压器冷却器电源切换控制回路改进

马江涛，刘勇

（西北西安输变电运行公司，陕西西安710065）

摘要：介绍了强油风冷变压器的冷却器电源切换控制回路的改进方法。关键词：变压器；冷却器；控制回路中图分类号：TM403.9

文献标识码：B

文章编号：1001－8425（2010）02－0034－04

ImprovementofPowerSourceSwitchandControlCircuitofCooler

inForced-OilandForced-AirCoolingTransformer

MAJiang蛳tao,LIUYong

（NorthwestXi'anPowerTransmissionandTransformationOperationCompany,Xi'an710065,China）

Abstract：Themethodtoimprovepowersourceswitchandcontrolcircuitofcoolerinforced-oilandforced-aircoolingtransformerispresented.Keywords：Transformer；Cooler；Controlcircuit

1引言

变压器在运行时会产生空载损耗与负载损耗，这两种损耗将会转变成热能，使变压器温度升高，若这些热量不及时散到空气中，就会使变压器温度增加，绝缘老化加速。在大型电力变压器中，由于损耗很大，自冷已不能满足其运行要求，所以目前大型变压器的冷却一般采用强迫油循环风冷方式。虽经各生产厂家多次改进，但是在实际运行维护过程中发现，冷却器控制回路的设计仍存在着很多缺陷。由于变压器冷却装置电源切换回路故障在电力系统引起的事故屡见不鲜，例如：前几年，220kV飞凤山变电站1号主变冷却器总控制箱内工作电源(Ⅰ段)交流接触器线圈烧毁。由于厂家设计未考虑到交流接触器线圈烧毁(或该回路断线)，因此主控制室无任何信号，冷却器不能自动切换至备用电源(Ⅱ段)，致使冷却器失去电源，造成主变跳闸事故。因此，强油循环风冷变压器冷却装置能否可靠运行直接关系到变压器的安全运行。其控制回路由诸多接触器、继电器、保险及空开组成，当任一元件发生故障时均可能导致冷却器部分停止运行或全停，若不及时对上述行带来威胁，为事故的萌发提供了条件。

2改进方法

现针对某公司的强迫油循环风冷装置控制回路进行分析，提出解决此类问题的一般性方法。

以KMS1接触器接通，380V电源I段工作，

KMS2接触器断开，380V电源II段备用进行分析。

图1与图2为未改进控制回路图。

缺陷一：如图1所示，由于接触器KMS1或

KMS2主节点在运行时长期通过负荷电流，会引起

接触器节点发热，使氧化加剧，甚至烧毁造成缺相运行，当工作接触器发生一相或两相节点烧毁时引起缺相，并且不能自动切换到380VII段电源工作。将可能造成主变冷却器部分烧坏甚至全部烧毁，造成主变被迫停运事故。

解决方法：如图3所示，利用三相交流电之和为零原理，在接触器KMS1、KMS2负荷侧接3个电容器做成星形连接，当一相或两相断线时中性点出现零序电压，经KMS2接触器常闭节点启动时间继电器SJ1，使得SJ1常闭节点断开，K1继电器失磁，断开KMS1接触器，同时经继电器K1常闭节点启动

器经的点将

第2期马江涛、刘勇：强迫油循环风冷变压器冷却器电源切换控制回路改进

N

HS1

1

ST1

F1

L1L2L3

ST11234KMS1

ST21234KMS2

F2

ST2

57

K168

K2HS2

3SL

4

K2

KMS1

SS13

24K2

KMS2

Ⅱ工作电源

操作回路

35

SL

2

电源监视

K1

Ⅰ

K1

KMS2

KMS1

K

L1L2L3

工作

电操作回路源

电源监视

N

图1电源切换控制回路图

Fig.1

+

Switchandcontrolcircuitdiagramofpowersource

-

直流220V

SL1

2

QF1

QF2QF3

K

冷却器自动投入

控制回路

SS57

68

K2KMS1KMS2

KT11

KT12冷却器全停延时跳闸启动回路

KT13

POP1C1

C2

KT11

冷却器全停跳闸启动回路

KT12

图2冷却器全停保护回路图

Fig.2Fullcut-offprotectioncircuitdiagramofcooler

380VII段电源自动投入运行。又因为KMS1接触器断开后，中性点零序电压消失，SJ1常闭节点瞬时返回，K1继电器励磁，若KMS2接触器未接通，KMS1

接触器将被接通，形成零序电压再次出现，导致继电、靠断开、KMS2可靠接通,以及躲过KMS1、KMS2接触器接通瞬间三相不同期引起的零序电压，SJ1常闭节点选用瞬时断开延时闭合，使得KMS2可靠接通后，SJ1常闭节点才返回，并发出冷却器缺相信C

36

HS1

ST1

F1

SS13

2K24KT13KMS1

L1L2L3

ST11234KMS1

ST21234KMS2

ST2

F2

57

68ZJ2

K2HS2

3SL4

KT13KMS2K1

K2

KMS1

KMS2

Ⅱ

ZJ1

K1

1

K1

Ⅰ

KMS2

KMS1

K

工作电源

第47

卷

N

SL2

电源监视

L1L2L3

操作回路

工操作回路作电源

电源监视

C

ZJ1ZJ2

ST31234

KMS2KMS1

ST3

断相监视回路

图3改进后的电源切换控制回路图

Fig.3Improvedswitchandcontrolcircuitdiagramofpowersource

起断相监视回路误动作。当380VII段电源自动投入运行后，SJ1继电器失磁其常闭节点接通，使继电器K1励磁，但由于在启动KMS1接触器回路串接

解决方法：针对此缺陷可在继电器K1、K2常闭节点上分别并接冷却器全停KT3继电器延时闭合常开节点即可实现（见图3）。其动作过程为：当工作接触器KMS1线圈烧毁或控制回路断线时，启动冷却器全停KT3继电器，KT3继电器延时闭合节点短接K1常闭节点，经K2继电器常开节点、KMS1接触器常闭节点启动KMS2接触器，380VII段电源自动投入运行。冷却器全停KT13继电器失磁，并通过

KMS2接触器常闭节点，所以KMS1接触器不能启动，无法可靠实现电源切换。待KMS1故障排除后，将

电源切换开关SS重新切至电源I段即可恢复工作。

缺陷二：由于KMS1、KMS2接触器在运行中线圈长期处于励磁状态，会引起线圈发热，当制造质量存在问题时还可能引起烧毁；由于接触器控制回路使用元件较多，发生控制回路断线几率较大。图1所示当工作接触器KMS1线圈烧毁或控制回路断线时，接触器KMS1线圈失磁，380VII段电源亦不能自投，使冷却器电源消失。如处理不及时可能引起冷却器全停保护启动，延时跳开主变各侧开关造成主KMS2接触器常开辅助节点保持。

3结论

强迫油循环风冷装置的控制回路构成元件数量较多，如任一环节在设计时考虑不周，均有可能引起严重后果，基于以上原因对该回路进行分析，可发现（

40

第47

卷

（4）要特别注意断波、半波以及转换程序无规律

A

的波形，此波形一般反映分接开关触头烧伤、过渡电阻断裂以及其他机械上的故障。

（5）在波形分析时还要结合变压器直流电阻、变压比的试验数据进行分析。直流电阻和变比反映的是分接开关的静态状况，但当分接开关触头烧伤、接触不良以及分接开关位置不对时，三相直流电阻不

图12

过渡波形Ⅱ分接双—单

BC

平衡以及变比误差会超过规程要求。

总之，在分析波形时，主要看总的切换时间和各个动作过程次序是否正确，而不一定要得到各段时间和过渡电阻值的确切值。也不能仅仅因为测试波形与标准波形不完全一样就盲目得出有载分接开关存在问题的结论。参考文献：

[1][2]

DL/T574-1995，有载分接开关运行维修导则[S].

梁之林，于全福，藏英利.变压器有载调压开关交、直流测试波形分析[J].吉林电力，2007，35（4）:31-33.

Fig.12TransitionwaveformⅡduringeventaptooddone

时，机械冲力所致。当带绕组进行试验时，由于电感的变化，抖动会更大，分析问题时可以忽略，触头振动时间通常不大于4ms。

（3）在波形测量时，一般要测量从单-双和从双-单两次波形，这是分接开关动作的两个方向。对两次波形进行对比分析，一般有故障的分接开关在两次波形相同的部位都会出现异常。

收稿日期：2009-07-30

作者简介：张海军（1966-），男，湖北赤壁人，湖北咸宁供电公司变电中心工程师，主要从事高压试验工作。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第11页）

以防非晶片脱落掉入线匝内。据统计，由于绕组重复套装，变压器空载损耗会增加3%~5%。

夹紧力。

针对以上原因，要降低变压器噪音，应采取以下措施。

（1）在铁心设计时取较低的铁心磁密。

（2）在结构设计上要增加变压器器身及壳体的刚性。

（3）采取必要的消震措施。

（4）在铁心制造上要提高铁心搭缝的搭接质量。参考文献：

[1][2]

魏春华，王显文，王承志．变压器铁心制造工艺[M]．北京：机械工业出版社，1998.刘

焕．浅谈非晶合金铁心变压器[J]．变压器，2007，44（4）：15-17.

4非晶合金变压器噪音比普通变压器噪音大

变压器的噪音主要是由于变压器铁心在主磁通下磁致伸缩而引起的振动，决定噪音高低的主要因素是铁心中的磁通和铁心的夹紧程度。非晶合金变压器噪音比普通变压器的大，主要由以下三个因素引起。

（1）非晶合金材料的磁致伸缩程度要比普通优质冷轧硅钢片大得多，是硅钢片的7倍~8倍，直接影响变压器的噪音。

（2）非晶合金材料片薄，防震性极差。

（3）非晶合金材料对应力的高敏感性，铁心不受

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第36页）

同时希望生产厂家到现场与运行人员多沟通，了解运行中存在的问题，充分考虑冷却器控制回路在现场运行过程中存在的问题，使设计更合理、更完善。

收稿日期：2009-08-13

男，，。

参考文献：

[1]

袁乃志.发电厂和变电站电气二次回路技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

第47卷第2期2010年2月

TRANSFORMER

Vol.47FebruaryNo.22010

强迫油循环风冷变压器冷却器电源切换控制回路改进

马江涛，刘勇

（西北西安输变电运行公司，陕西西安710065）

摘要：介绍了强油风冷变压器的冷却器电源切换控制回路的改进方法。关键词：变压器；冷却器；控制回路中图分类号：TM403.9

文献标识码：B

文章编号：1001－8425（2010）02－0034－04

ImprovementofPowerSourceSwitchandControlCircuitofCooler

inForced-OilandForced-AirCoolingTransformer

MAJiang蛳tao,LIUYong

（NorthwestXi'anPowerTransmissionandTransformationOperationCompany,Xi'an710065,China）

Abstract：Themethodtoimprovepowersourceswitchandcontrolcircuitofcoolerinforced-oilandforced-aircoolingtransformerispresented.Keywords：Transformer；Cooler；Controlcircuit

1引言

变压器在运行时会产生空载损耗与负载损耗，这两种损耗将会转变成热能，使变压器温度升高，若这些热量不及时散到空气中，就会使变压器温度增加，绝缘老化加速。在大型电力变压器中，由于损耗很大，自冷已不能满足其运行要求，所以目前大型变压器的冷却一般采用强迫油循环风冷方式。虽经各生产厂家多次改进，但是在实际运行维护过程中发现，冷却器控制回路的设计仍存在着很多缺陷。由于变压器冷却装置电源切换回路故障在电力系统引起的事故屡见不鲜，例如：前几年，220kV飞凤山变电站1号主变冷却器总控制箱内工作电源(Ⅰ段)交流接触器线圈烧毁。由于厂家设计未考虑到交流接触器线圈烧毁(或该回路断线)，因此主控制室无任何信号，冷却器不能自动切换至备用电源(Ⅱ段)，致使冷却器失去电源，造成主变跳闸事故。因此，强油循环风冷变压器冷却装置能否可靠运行直接关系到变压器的安全运行。其控制回路由诸多接触器、继电器、保险及空开组成，当任一元件发生故障时均可能导致冷却器部分停止运行或全停，若不及时对上述行带来威胁，为事故的萌发提供了条件。

2改进方法

现针对某公司的强迫油循环风冷装置控制回路进行分析，提出解决此类问题的一般性方法。

以KMS1接触器接通，380V电源I段工作，

KMS2接触器断开，380V电源II段备用进行分析。

图1与图2为未改进控制回路图。

缺陷一：如图1所示，由于接触器KMS1或

KMS2主节点在运行时长期通过负荷电流，会引起

接触器节点发热，使氧化加剧，甚至烧毁造成缺相运行，当工作接触器发生一相或两相节点烧毁时引起缺相，并且不能自动切换到380VII段电源工作。将可能造成主变冷却器部分烧坏甚至全部烧毁，造成主变被迫停运事故。

解决方法：如图3所示，利用三相交流电之和为零原理，在接触器KMS1、KMS2负荷侧接3个电容器做成星形连接，当一相或两相断线时中性点出现零序电压，经KMS2接触器常闭节点启动时间继电器SJ1，使得SJ1常闭节点断开，K1继电器失磁，断开KMS1接触器，同时经继电器K1常闭节点启动

器经的点将

第2期马江涛、刘勇：强迫油循环风冷变压器冷却器电源切换控制回路改进

N

HS1

1

ST1

F1

L1L2L3

ST11234KMS1

ST21234KMS2

F2

ST2

57

K168

K2HS2

3SL

4

K2

KMS1

SS13

24K2

KMS2

Ⅱ工作电源

操作回路

35

SL

2

电源监视

K1

Ⅰ

K1

KMS2

KMS1

K

L1L2L3

工作

电操作回路源

电源监视

N

图1电源切换控制回路图

Fig.1

+

Switchandcontrolcircuitdiagramofpowersource

-

直流220V

SL1

2

QF1

QF2QF3

K

冷却器自动投入

控制回路

SS57

68

K2KMS1KMS2

KT11

KT12冷却器全停延时跳闸启动回路

KT13

POP1C1

C2

KT11

冷却器全停跳闸启动回路

KT12

图2冷却器全停保护回路图

Fig.2Fullcut-offprotectioncircuitdiagramofcooler

380VII段电源自动投入运行。又因为KMS1接触器断开后，中性点零序电压消失，SJ1常闭节点瞬时返回，K1继电器励磁，若KMS2接触器未接通，KMS1

接触器将被接通，形成零序电压再次出现，导致继电、靠断开、KMS2可靠接通,以及躲过KMS1、KMS2接触器接通瞬间三相不同期引起的零序电压，SJ1常闭节点选用瞬时断开延时闭合，使得KMS2可靠接通后，SJ1常闭节点才返回，并发出冷却器缺相信C

36

HS1

ST1

F1

SS13

2K24KT13KMS1

L1L2L3

ST11234KMS1

ST21234KMS2

ST2

F2

57

68ZJ2

K2HS2

3SL4

KT13KMS2K1

K2

KMS1

KMS2

Ⅱ

ZJ1

K1

1

K1

Ⅰ

KMS2

KMS1

K

工作电源

第47

卷

N

SL2

电源监视

L1L2L3

操作回路

工操作回路作电源

电源监视

C

ZJ1ZJ2

ST31234

KMS2KMS1

ST3

断相监视回路

图3改进后的电源切换控制回路图

Fig.3Improvedswitchandcontrolcircuitdiagramofpowersource

起断相监视回路误动作。当380VII段电源自动投入运行后，SJ1继电器失磁其常闭节点接通，使继电器K1励磁，但由于在启动KMS1接触器回路串接

解决方法：针对此缺陷可在继电器K1、K2常闭节点上分别并接冷却器全停KT3继电器延时闭合常开节点即可实现（见图3）。其动作过程为：当工作接触器KMS1线圈烧毁或控制回路断线时，启动冷却器全停KT3继电器，KT3继电器延时闭合节点短接K1常闭节点，经K2继电器常开节点、KMS1接触器常闭节点启动KMS2接触器，380VII段电源自动投入运行。冷却器全停KT13继电器失磁，并通过

KMS2接触器常闭节点，所以KMS1接触器不能启动，无法可靠实现电源切换。待KMS1故障排除后，将

电源切换开关SS重新切至电源I段即可恢复工作。

缺陷二：由于KMS1、KMS2接触器在运行中线圈长期处于励磁状态，会引起线圈发热，当制造质量存在问题时还可能引起烧毁；由于接触器控制回路使用元件较多，发生控制回路断线几率较大。图1所示当工作接触器KMS1线圈烧毁或控制回路断线时，接触器KMS1线圈失磁，380VII段电源亦不能自投，使冷却器电源消失。如处理不及时可能引起冷却器全停保护启动，延时跳开主变各侧开关造成主KMS2接触器常开辅助节点保持。

3结论

强迫油循环风冷装置的控制回路构成元件数量较多，如任一环节在设计时考虑不周，均有可能引起严重后果，基于以上原因对该回路进行分析，可发现（

40

第47

卷

（4）要特别注意断波、半波以及转换程序无规律

A

的波形，此波形一般反映分接开关触头烧伤、过渡电阻断裂以及其他机械上的故障。

（5）在波形分析时还要结合变压器直流电阻、变压比的试验数据进行分析。直流电阻和变比反映的是分接开关的静态状况，但当分接开关触头烧伤、接触不良以及分接开关位置不对时，三相直流电阻不

图12

过渡波形Ⅱ分接双—单

BC

平衡以及变比误差会超过规程要求。

总之，在分析波形时，主要看总的切换时间和各个动作过程次序是否正确，而不一定要得到各段时间和过渡电阻值的确切值。也不能仅仅因为测试波形与标准波形不完全一样就盲目得出有载分接开关存在问题的结论。参考文献：

[1][2]

DL/T574-1995，有载分接开关运行维修导则[S].

梁之林，于全福，藏英利.变压器有载调压开关交、直流测试波形分析[J].吉林电力，2007，35（4）:31-33.

Fig.12TransitionwaveformⅡduringeventaptooddone

时，机械冲力所致。当带绕组进行试验时，由于电感的变化，抖动会更大，分析问题时可以忽略，触头振动时间通常不大于4ms。

（3）在波形测量时，一般要测量从单-双和从双-单两次波形，这是分接开关动作的两个方向。对两次波形进行对比分析，一般有故障的分接开关在两次波形相同的部位都会出现异常。

收稿日期：2009-07-30

作者简介：张海军（1966-），男，湖北赤壁人，湖北咸宁供电公司变电中心工程师，主要从事高压试验工作。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第11页）

以防非晶片脱落掉入线匝内。据统计，由于绕组重复套装，变压器空载损耗会增加3%~5%。

夹紧力。

针对以上原因，要降低变压器噪音，应采取以下措施。

（1）在铁心设计时取较低的铁心磁密。

（2）在结构设计上要增加变压器器身及壳体的刚性。

（3）采取必要的消震措施。

（4）在铁心制造上要提高铁心搭缝的搭接质量。参考文献：

[1][2]

魏春华，王显文，王承志．变压器铁心制造工艺[M]．北京：机械工业出版社，1998.刘

焕．浅谈非晶合金铁心变压器[J]．变压器，2007，44（4）：15-17.

4非晶合金变压器噪音比普通变压器噪音大

变压器的噪音主要是由于变压器铁心在主磁通下磁致伸缩而引起的振动，决定噪音高低的主要因素是铁心中的磁通和铁心的夹紧程度。非晶合金变压器噪音比普通变压器的大，主要由以下三个因素引起。

（1）非晶合金材料的磁致伸缩程度要比普通优质冷轧硅钢片大得多，是硅钢片的7倍~8倍，直接影响变压器的噪音。

（2）非晶合金材料片薄，防震性极差。

（3）非晶合金材料对应力的高敏感性，铁心不受

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第36页）

同时希望生产厂家到现场与运行人员多沟通，了解运行中存在的问题，充分考虑冷却器控制回路在现场运行过程中存在的问题，使设计更合理、更完善。

收稿日期：2009-08-13

男，，。

参考文献：

[1]

袁乃志.发电厂和变电站电气二次回路技术[M].北京：中国电力出版社，2004.