大容量变压器冷却器的电源控制回路设计

为了保证变压器冷却器的正常、可靠的运行，必须设计出可靠的电源。讨论了变压器冷却器不同的电源接线方式，指出辐射式接线方案2为最佳接线方式。为实现这种接线方式的自动控制功能，详细分析了有关的设计回路，该回路有两个独立的工作电源并能自动切换，当工作电源故障时，自动投人备用电源。能够完成自动切换故障功能、自动投入功能和自动恢复功能。

1 引言

随着高压、超高压电网的快速发展，大容量变压器得到了广泛的应用，而冷却器是这类变压器正常运行必不可少的元件。对冷却器实现可靠的自动控制是保证这些变压器安全运行的基本要求。目前，大容量变压器大都是在环境比较恶劣户外运行，其冷却器自然也处于这种环境中。为了保证冷却器的正常、可靠的运行，必须设计出可靠的电源。

2 控制电源接线方式的选择

规程规定正常情况下这样的变压器不允许无冷却器装置运行，在冷却器全停故障时只能运行20分钟。为此，控制电源采用双回路供电方式，分别取之不同的低压母线，设为控制电源i和控制电源ii。分为辐射式供电（如图1）和环形供电（如图2）。

2.1辐射式接线方案1

图1 辐射式供电

该方案控制电源i和控制电源ii分别取之不同的低压母线。正常时，由控制电源i供电。当控制电源i故障时，由控制电源ii供电；当控制电源ii故障时，由控制电源i供电。控制电源i和控制电源ii互为明备用。为了确保这两路控制电源的寿命均衡，通常按月进行定期轮流切换。比如奇数月由控制电源i供电，偶数月由控制电源ii供电。

2.2辐射式接线方案2

该方案控制电源i和控制电源ii分别取之不同的低压母线。正常时，控制电源i对一半冷却器（冷却器i组，称为工作冷却器）供电，控制电源ii对另一半冷却器（冷却器ii组，称为备用冷却器）供电，备用开关断开。当控制电源i故障时，自动或手动合上备用开关，由控制电源ii同时向冷却器i组和ii组供电；当控制电源ii故障时，自动或手动合上备用开关，由控制电源i同时向冷却器i组和ii组供电。控制电源i和控制电源ii互为暗备用。

2.3环形接线方案

图2 环形供电

该方案控制电源i和控制电源ii分别取之不同的低压母线。针对6组冷却器，采用环形接线连接起来。正常时，控制开关zkk3断开，控制电源i和控制电源ii分别带一半冷却器，即控制电源i对冷却器1、3、5组（称为工作冷却器）供电，控制电源ii对2、4、6组（称为备用冷却器）供电。当任一组冷却器电故障，可以将其隔离进行处理，不影响其它冷却器的工作。比如，冷却器3故障，可以断开控制开关zkk1、zkk2，合上zkk3、zkk4、zkk5，由控制电源ii给冷却器5供电。

2.4方案比较

表1 方案比较

通过分析比较，采用辐射式接线方案2，当任一段冷却器电源小母线上有故障时，备用开关不投入，由非故障段电源保证有三组冷却器正常运行。当任意一段电源跳开时，备用开关会自动投入，保证全部冷却器投入运行。

3 电源控制回路的设计

根据文献[1]进行分析，电源控制回路的设计如图3所示。正常时，km1 ,km2工作，km3不工作。图中电容器c的作用，当三个电容器c的电流不平衡，使kc1(或kc2)线圈带电，用于完成回路的自动控制。按钮an为复位按钮。qk为操作开关，正常时其①②触点接通。

3.1自动切换故障功能

（1）单相接地短路或两相相间短路故障

当任一段低压小母线发生单相接地短路或两相相间短路故障时，交流接触器km1或km2将自动跳开380 v电源断电。这类故障发生时，流过三相电容器c的电流不平衡，kc1(kc2)得电励磁，其动断触点自动切断励km3启动回路，km3不能启动。

（2）三相金属性短路故障

当任一段低压小母线发生三相金属性短路时，三相电容器c中流过平衡电流，kc1(kc2)不能得电励磁，其不能闭锁km3启动回路，km3启动，但此时为最大短路电流运行方式，km3的三个熔丝fu熔断，将故障切除，保证另一段冷却器电源小母线正常供电。

图3 电源控制回路

3.2自动投入功能

当任意一段380v 电源失电时，电压继电器y1(y2)线圈失电，其动合接点y1-1(y2-1)打开，动断接点y1-3(y2-3)闭合。同时，时间继电器jc1(jc2)线圈失电，其动断接点延时闭合，操作开关qk手把的①②触点接通，三相电容器c无不平衡电流，kc1(kc2)不能得电励磁，动断接点kc1-1(kc1)均闭合，由于有一段电源失电，km1(或km2)交流接触器断开后，其动断接点km 1(或km2 )闭合，从而构成通路，使km3线圈带电，交流接触器km3启动，维持冷却器两段电源小母线正常供电。

3.3自动恢复

当380v故障电源排除故障恢复供电时，电源继电器y1、y2线圈均带电，动断接点y1-3、y3-3打开，切断km3启动回路，km1(或km2)合上，恢复到正常运行状态。

4 结束语

由于辐射式接线方案2克服了辐射式接线方案1冷却器全停概率高的缺点，又避免了环形供电方案接线复杂，投资维护成本高的弊端。此外，该方案能够保证在其中一段母线故障时，部分冷却器仍然能继续运行，有效的延长了事故处理时间，提高了变压器运行的可靠性。故最终选择了辐射式接线方案2（见图1（b））作为冷却器电源的接线方式。

《电力变压器运行规程》规定，强迫油循环风冷变压器冷却装置应符合如下要求[2]：

（1）冷却系统有两个独立的工作电源并能自动切换，当工作电源故障时，自动投人备用电源且发出音响和灯光信号；

（2）当切除故障冷却器时发出音响和灯光信号，并自动投人备用冷却器

这是对冷却器的电源控制回路设计的基本要求。在设计中应当遵照执行。对大容量变压器冷却器的电源控制回路的设计进行分析，有利于更好的做好对冷却器控制回路的操作和维护，对确保大容量变压器的安全稳定运行乃至高压、超高压电网的安全稳定运行具有重要意义。