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1實(shí)施背景
1.1現(xiàn)狀簡述
主變壓器冷卻系統(tǒng)可分為油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式3種。220kV及以上變電站主變壓器主要應(yīng)用的都是強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式。目前存在問題是變電站風(fēng)冷控制箱結(jié)構(gòu)性能上沒有優(yōu)化選擇，沒有單獨(dú)的直流控制電源，不方便使用和斷開進(jìn)行回路檢修。風(fēng)冷系統(tǒng)電源備自投功能不可靠，投入工作兩段電源相互切換不可靠。操作面板指示燈顯示不完善，指示燈不能完整顯示操作現(xiàn)狀。制造廠家生產(chǎn)水平也參差不齊，對風(fēng)冷系統(tǒng)二次回路設(shè)計(jì)不完善，風(fēng)冷系統(tǒng)功能選擇著重點(diǎn)不統(tǒng)一，通信能力不足，不能全部滿足電網(wǎng)對主變風(fēng)冷系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際要求。
1.2問題分析
老式風(fēng)冷控制系統(tǒng)設(shè)備元器件容易損壞，危及檢修人員安全，主要是因?yàn)橹髯冿L(fēng)冷控制系統(tǒng)與主變端子箱主變本體非電量信號(hào)集成在同一個(gè)端子箱內(nèi)，有交流電竄直流的現(xiàn)象，且沒有設(shè)獨(dú)立風(fēng)冷控制箱，結(jié)構(gòu)不合理。風(fēng)冷系統(tǒng)故障后不能及時(shí)消缺是因?yàn)椴糠诌\(yùn)行時(shí)間長的變電站風(fēng)冷控制系統(tǒng)使用PLC單片機(jī)模塊的電子式風(fēng)冷控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間已達(dá)10年，使用單片機(jī)進(jìn)行邏輯編程對風(fēng)冷控制系統(tǒng)運(yùn)行智能化程度高，但其軟件維護(hù)工作量大，對單片機(jī)專業(yè)知識(shí)要求高，導(dǎo)致發(fā)生故障時(shí)不能及時(shí)進(jìn)行消缺，影響主變投運(yùn)時(shí)間。老式風(fēng)冷控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差，因?yàn)椴糠诛L(fēng)冷控制箱兩段電源切換不可靠，切換過程延時(shí)長，動(dòng)作不及時(shí)。告警信號(hào)少不能全面反映現(xiàn)場風(fēng)冷系統(tǒng)工作狀態(tài)，主要由于老式風(fēng)冷控制柜操控板面設(shè)計(jì)不合理缺少告警指示燈。瞬時(shí)電壓波動(dòng)影響整個(gè)風(fēng)冷系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，因?yàn)椴糠诛L(fēng)冷控制柜采用電壓監(jiān)測器受電壓影響幅度大。部分風(fēng)冷控制箱操作面板及元器件擺放和元器件標(biāo)簽設(shè)計(jì)不合理，易使運(yùn)行人員誤操作。部分風(fēng)冷控制箱發(fā)生瞬時(shí)故障后，不是信號(hào)告警不能正常發(fā)出，就是告警信號(hào)發(fā)出之后不易復(fù)歸。
1.3提出解決方案
綜上所述，為了更好地保障人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全，保障變壓器的安全可靠運(yùn)行，提出自主設(shè)計(jì)全新的風(fēng)冷控制系統(tǒng)來解決現(xiàn)場遇到的問題。在經(jīng)過多次的現(xiàn)場實(shí)測勘察后，提出將風(fēng)冷系統(tǒng)的電源、信號(hào)等由主變本體端子箱移至新增的風(fēng)冷控制箱，主變本體端子箱保持不動(dòng)的方案。按照預(yù)想方案，技術(shù)人員又進(jìn)一步針對電纜走向、接線方式對圖紙做了大量改進(jìn)，還多次到變電站現(xiàn)場精心測量檢修通道、設(shè)備間的距離，為風(fēng)冷控制柜選擇最佳的尺寸和材料、設(shè)計(jì)適合電網(wǎng)要求的變壓器風(fēng)冷柜控箱。
2改造后主變風(fēng)冷控制箱主要功能及操作說明
2.1改造后主變風(fēng)冷控制箱主要功能
設(shè)置單獨(dú)直流控制電源，方便使用和斷開進(jìn)行回路檢修。風(fēng)冷系統(tǒng)電源備自投功能：投入工作電源轉(zhuǎn)換開關(guān)I段或II段，兩段電源相互切換，檢查電源切換是否轉(zhuǎn)換正常，如果1號(hào)、2號(hào)風(fēng)冷控制進(jìn)線電源故障，則指示燈顯示紅色。風(fēng)機(jī)備用功能，在運(yùn)行風(fēng)機(jī)發(fā)生或輔助運(yùn)行風(fēng)機(jī)故障。當(dāng)變壓器油面溫度達(dá)到55℃時(shí)（變壓器負(fù)荷達(dá)到75%Se）輔助冷卻器啟動(dòng)，監(jiān)控后臺(tái)發(fā)“輔助冷卻器投入”信號(hào)，當(dāng)變壓器油面溫度降低到45℃（變壓器負(fù)荷低于75%Se）時(shí)輔助冷卻器停止運(yùn)行，后臺(tái)輔助冷卻器投入信號(hào)消失。當(dāng)工作冷卻器出現(xiàn)故障時(shí)，備用冷卻器自動(dòng)投入運(yùn)行，監(jiān)控后臺(tái)發(fā)“備用冷卻器投入/工作冷卻器故障”信號(hào)，當(dāng)備用冷卻器投入后出現(xiàn)故障，監(jiān)控后臺(tái)發(fā)“備用冷卻器投入后故障”信號(hào)，當(dāng)工作冷卻器故障消失后，系統(tǒng)自動(dòng)切換至工作冷卻器運(yùn)行，“備用冷卻器投入/工作冷卻器故障”信號(hào)消失。
2.2主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)故障情況說明
當(dāng)I段（II段）工作電源（主供）出現(xiàn)失壓、缺相、斷相、相序錯(cuò)誤時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切至II段（I段）電源（備供），監(jiān)控后臺(tái)報(bào)“1號(hào)（2號(hào)）工作電源故障”信息；當(dāng)I段（II段）主供電源恢復(fù)，系統(tǒng)將自動(dòng)切回I段（II段），“1號(hào)（2號(hào)）工作電源故障”信號(hào)也隨之消失。當(dāng)I段（II段）電源接觸器出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切至II段（I段）電源，監(jiān)控后臺(tái)報(bào)“1號(hào)（2號(hào)）主接觸器故障”信息，當(dāng)接觸器正常后系統(tǒng)不能自動(dòng)切回主供電源供電，需人工復(fù)歸1號(hào)（2號(hào)）主接觸器故障及信號(hào)手動(dòng)復(fù)位按鈕，系統(tǒng)才會(huì)切換回I段（II段）電源，1號(hào)（2號(hào)）主接觸器故障信號(hào)消失。當(dāng)“輔助、備用電源跳閘、直流控制電源消失”其中之一發(fā)生時(shí)，后臺(tái)相應(yīng)發(fā)出“輔助、備用電源和控制電源故障”信息，此時(shí)需要檢查相應(yīng)開關(guān)及電源是否正常。1～3號(hào)冷卻器主電源（1～3號(hào)冷卻器控制電源）開關(guān)跳閘時(shí)，監(jiān)控后臺(tái)發(fā)“1～3號(hào)冷卻器主電源（1～3號(hào)冷卻器控制電源）故障”信號(hào)，此時(shí)需要檢查1～3號(hào)冷卻器主電源、控制電源開關(guān)跳閘情況。當(dāng)出現(xiàn)1～3號(hào)冷卻器全停（1～3號(hào)冷卻器全停、I、II段電源全部電源消失）時(shí)，后臺(tái)發(fā)風(fēng)冷全停信號(hào)，當(dāng)變壓器溫度達(dá)到75℃時(shí)延時(shí)20min跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)；當(dāng)變壓器溫度達(dá)不到75℃時(shí)60min無條件跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)（此時(shí)應(yīng)及時(shí)根據(jù)變壓器運(yùn)行狀況投退相應(yīng)跳閘壓板）。
3風(fēng)冷系統(tǒng)二次回路上的改進(jìn)
3.1在風(fēng)冷二次回路上的創(chuàng)新
在電源側(cè)加裝施耐德多功能電壓監(jiān)測器，不僅監(jiān)測來電側(cè)交流電電流質(zhì)量，還在監(jiān)測繼電器閉合之后下方側(cè)電流質(zhì)量，如果I、II段電源接觸器控制回路或接觸器本身故障，該接觸器采用母線電壓監(jiān)視繼電器KX3（缺相、電壓高或低時(shí)動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)）來判斷接觸器（或母線）故障，KX3啟動(dòng)后閉鎖電源回路，動(dòng)作后需要手動(dòng)復(fù)歸。如果電壓因各種原因有所波動(dòng)，在高于上限電壓或低于下限電壓時(shí)，電壓監(jiān)測器可設(shè)定延時(shí)閉鎖回路，待電壓恢復(fù)正常，同樣電壓監(jiān)測器會(huì)延時(shí)接通回路，提高對瞬時(shí)電壓波動(dòng)的抵抗力，提高運(yùn)行可靠性。改進(jìn)了電源切換回路，使得切換回路更加可靠。且增加了繼電器粘連情況下，備自投電源切換功能，使得電源回路更加完善。改進(jìn)了電源切換繼電器回路，使得切換回路更加可靠。而且如果出現(xiàn)瞬時(shí)故障，在短暫故障后復(fù)歸，可發(fā)出故障信號(hào)，并且在現(xiàn)場勘察時(shí)可手動(dòng)復(fù)歸故障信號(hào)。增加了各個(gè)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)空氣開關(guān)信號(hào)，可清楚掌握風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。發(fā)出各種信號(hào)有多個(gè)備用繼電器接點(diǎn)，保證發(fā)出的任何信號(hào)準(zhǔn)確無誤，沒有紕漏。
3.2在元器件選擇、布局合理上的創(chuàng)新
用鉗形電流表測量各個(gè)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)電，再與風(fēng)扇電機(jī)銘牌參數(shù)作一對比，對空開配置進(jìn)行極差配合，對各種繼電器性能逐一了解選擇，使得整個(gè)風(fēng)冷系統(tǒng)運(yùn)行可靠。將交流端子全部設(shè)置在控制箱左邊，直流端子全部設(shè)置在控制箱右邊，防止交流電竄入直流電源。將控制箱照明和加熱設(shè)置在可實(shí)現(xiàn)最大效用的位置，保證控制箱可適應(yīng)不同惡劣氣候。分級設(shè)置元器件安裝位置，使人一目了然，避免誤操作。
4效果與效益
4.1使用效果
新設(shè)計(jì)風(fēng)冷控制箱在利通220kV變電站風(fēng)冷控制系統(tǒng)改造中進(jìn)行了成功的應(yīng)用。自投運(yùn)以來運(yùn)行正?？煽?，不誤發(fā)告警信號(hào)，故障報(bào)警靈敏，瞬時(shí)故障復(fù)歸功能使用方便，對電壓波動(dòng)等抗干擾能力強(qiáng)，各種故障發(fā)生率為0，各種通信信息能夠全面反映主變風(fēng)冷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
4.2經(jīng)濟(jì)效益
新型的風(fēng)冷控制系統(tǒng)能夠有效地避免過去事故的發(fā)生，在使用1年之內(nèi)新型風(fēng)冷控制箱后故障率為0%，這不僅保障了變壓器的安全可靠的正常運(yùn)行，保證了電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，而且大大降低了人力、物力、財(cái)力的耗費(fèi)，每年節(jié)省因風(fēng)冷故障減少而外出消缺次數(shù)減少，節(jié)省了一筆出差的費(fèi)用。新型風(fēng)冷控制系統(tǒng)集眾多優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新于一身，為變壓器安全可靠運(yùn)行起到舉足輕重的作用和意義。截至目前新型風(fēng)冷控制系統(tǒng)已經(jīng)在某220kV變電站的#1、#2主變上成功運(yùn)行1年之久，未出現(xiàn)任何故障，未誤發(fā)任何報(bào)警信號(hào)。
參考文獻(xiàn)
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作者：張康，秦川 單位：國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司