王 楓，李佳偉，嚴(yán)利雄，吳聰聰，饒 磊

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

換流變壓器是超高壓直流輸電工程中至關(guān)重要的關(guān)鍵設(shè)備，是交、直流輸電系統(tǒng)中的換流、逆變兩端接口的核心設(shè)備[1]。冷卻器作為換流變唯一散熱裝置，其正常運(yùn)行是保證變壓器穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件[2]，冗余可靠的供電方式將避免冷卻器全停造成的直流停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)。湖北省內(nèi)所轄5個(gè)換流站其換流變冷卻器強(qiáng)投方式、原理與宜都站完全相同，故本文以宜都站為例從冷卻器強(qiáng)投方式、完善化設(shè)計(jì)和電源選取3個(gè)方面進(jìn)行介紹。

1 冷卻器強(qiáng)投方式介紹

宜都換流變冷卻器強(qiáng)投電氣原理圖如圖1所示。

冷卻器控制系統(tǒng)是保證變壓器冷卻設(shè)備正常運(yùn)行的自動(dòng)控制設(shè)備[3],控制柜電源通過(guò)開(kāi)關(guān)送電至接觸器進(jìn)線，當(dāng)接觸器收到控制系統(tǒng)指令時(shí)吸合，冷卻器風(fēng)機(jī)或潛油泵通電投運(yùn)。若回路中的開(kāi)關(guān)或接觸器發(fā)生故障時(shí)，合上強(qiáng)投開(kāi)關(guān)，交流電直接送至冷卻風(fēng)機(jī)或潛油泵，使其直接啟動(dòng)運(yùn)行，這種繞過(guò)控制元件直接送電至負(fù)荷的供電方式稱為強(qiáng)投，其優(yōu)缺點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)

單臺(tái)冷卻器風(fēng)機(jī)或潛油泵因空開(kāi)或接觸器故障時(shí)，可通過(guò)強(qiáng)投開(kāi)關(guān)繞過(guò)故障回路，使其強(qiáng)行投運(yùn)。

（2）缺點(diǎn)

（a）開(kāi)關(guān)故障更換時(shí)，其上側(cè)進(jìn)線始終帶電，現(xiàn)場(chǎng)冷卻器控制柜內(nèi)空間狹小，更換時(shí)容易造成進(jìn)線短路、交流電傷人等事故；（b）冷卻器400 V A/B路電源因故障跳閘時(shí)，冷卻器風(fēng)機(jī)和潛油泵將全部退出運(yùn)行造成換流變本體溫度急劇上升，換流變被迫停運(yùn)導(dǎo)致直流閉鎖。

圖1 宜都換流變冷卻器強(qiáng)投電氣原理圖Fig.1 Electrical schematic of cooler strong cast in Yidu

2 冷卻器強(qiáng)投完善化設(shè)計(jì)

外接一路電源至換流變冷卻器控制柜，通過(guò)互鎖控制方式確保在冷卻器控制柜電源丟失時(shí)外接電源可迅速投入，避免換流變冷卻器全停，提高直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠率。冷卻器強(qiáng)投完善化電氣原理圖如圖2所示,冷卻器控制柜為原廠設(shè)備附件，冷卻器強(qiáng)投控制柜為本文設(shè)計(jì)部分。為保證冷卻器強(qiáng)投控制柜內(nèi)各級(jí)開(kāi)關(guān)能可靠動(dòng)作，其選型和電流定值設(shè)定應(yīng)與冷卻器控制柜內(nèi)對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)保持一致。風(fēng)機(jī)強(qiáng)投控制開(kāi)關(guān)為MS325 4-6.3 A，電流定值4.5 A；潛油泵強(qiáng)投控制開(kāi)關(guān)為MS325 9-12.5 A，電流定值11.5 A；K1、K2選取額定電流為200 A的機(jī)械互鎖開(kāi)關(guān)。

圖2 冷卻器強(qiáng)投完善化電氣原理圖Fig.2 Electrical schematic of perfection of strong casting function of converter cooler

2.1 換流變冷卻器電源供電方式

冷卻器控制柜由400 V A/B兩路電源供電，受控于A/B路接觸器機(jī)械互鎖裝置，確保一路電源投運(yùn)時(shí)另一組處于備用，交流電匯集于冷卻器控制柜內(nèi)的1號(hào)、2號(hào)母排，通過(guò)各分支回路的開(kāi)關(guān)和接觸器送至冷卻器。

2.2 采用外接電源的冷卻器供電方式

當(dāng)冷卻器A/B兩路400 V電源因故障退出運(yùn)行時(shí)（宜都站換流變?cè)駻/B路接觸器故障，導(dǎo)致冷卻器兩路電源全部丟失造成該臺(tái)換流變風(fēng)機(jī)和潛油泵全停），400 V外接電源通過(guò)手動(dòng)投切開(kāi)關(guān)K2送電至冷卻器強(qiáng)投控制柜內(nèi)3號(hào)母排，強(qiáng)投隔離開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)，使1號(hào)、2號(hào)與3號(hào)帶電母排隔離，交流電通過(guò)冷卻器強(qiáng)投控制開(kāi)關(guān)直接送至冷卻器使其立即工作。

2.3 機(jī)械互鎖控制方式

隔離開(kāi)關(guān)K1和投切開(kāi)關(guān)K2之間設(shè)計(jì)機(jī)械連鎖，其中一個(gè)開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，另一個(gè)開(kāi)關(guān)始終處于分位且無(wú)法合閘，僅當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)處于分位時(shí)才能對(duì)其中一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行合閘操作。冷卻器正常運(yùn)行時(shí)，A或B路400 V供電，強(qiáng)投隔離開(kāi)關(guān)K1處于閉合狀態(tài)，為防止誤投外接電源開(kāi)關(guān)K2造成兩路400 V電源疊加，采用強(qiáng)投隔離開(kāi)關(guān)K1與投切開(kāi)關(guān)K2機(jī)械互鎖的控制方式，K1閉合時(shí)K2保持在分位且無(wú)法合閘。

2.4 完善化設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

相較于原冷卻器強(qiáng)投方式，完善化設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）保留了原冷卻器強(qiáng)投功能的優(yōu)點(diǎn)，即單臺(tái)冷卻器風(fēng)機(jī)或潛油泵因空開(kāi)或接觸器故障時(shí)，合上強(qiáng)投控制開(kāi)關(guān)使其運(yùn)行；

（2）冷卻器控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)故障更換時(shí)，可以采用外接電源為冷卻器供電的方式。斷開(kāi)A/B路電源和開(kāi)關(guān)K1，合上開(kāi)關(guān)K2，與之互鎖的K1始終處于分位且無(wú)法合閘，通過(guò)強(qiáng)投隔離開(kāi)關(guān)K1與外接電源回路隔離，使需更換的開(kāi)關(guān)上下側(cè)均不帶電，保證檢修人員安全，防止因作業(yè)不當(dāng)造成的短路事故。

（3）當(dāng)冷卻器A/B路電源丟失后，可以迅速恢復(fù)換流變冷卻器運(yùn)行，避免冷卻器全停帶來(lái)的直流停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)；

（4）A/B路接觸器故障后，切至應(yīng)急電源運(yùn)行，斷開(kāi)A/B路電源和開(kāi)關(guān)K1，合上K2，與之互鎖的K1將始終處于分位且無(wú)法合閘，將故障回路和帶電回路隔離，方便故障設(shè)備檢修。

3 外接電源的選取

宜都換流變冷卻器為強(qiáng)迫油循環(huán)空冷OFAF，每臺(tái)4組冷卻器，每組冷卻器風(fēng)機(jī)4臺(tái)，潛油泵1臺(tái)，均采用Y形接線方式，其冷卻器電機(jī)規(guī)范如表1所示。

當(dāng)一組冷卻器正常運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行電流為：I總=4×I風(fēng)+I潛=23.76A，其中I總表示單組冷卻器總電流；I風(fēng)表示風(fēng)機(jī)額定電流；I潛表示潛油泵額定電流。

單臺(tái)換流變冷卻器總電流為95.04 A，電源選取在滿足容量要求下采取就近原則，換流變區(qū)域320 A檢修電源滿足上述要求，因此作為外接電源選取點(diǎn)。320 A電源可供冷卻器組數(shù)如表2所示。

表1 冷卻器電機(jī)規(guī)范Tab.1 Code for cooler motors

表2 320 A電源與冷卻器組數(shù)對(duì)應(yīng)表Tab.2 Correspondence table of 320 A power supply and cooler group number

采用320 A檢修電源外接時(shí)，可以使3臺(tái)換流變冷卻器全部投入運(yùn)行。在極端情況下，當(dāng)單極6臺(tái)換流變冷卻器全停時(shí)，最多可以使13組冷卻器正常運(yùn)行，此時(shí)，可以選擇換流變溫度較高的啟動(dòng)3組，其余5臺(tái)換流變啟動(dòng)2組運(yùn)行，在穩(wěn)定換流變本體溫度下迅速搶修，確保直流系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。

湖北所轄的其它4個(gè)換流站因電源布局各有差異，在外接電源的選取上可參照宜都站執(zhí)行，總體原則為滿足容量要求下就近采用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從宜都換流變冷卻器強(qiáng)投功能出發(fā)設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方案，在保留原有功能的同時(shí)改進(jìn)了其不足之處，并就電源選取點(diǎn)進(jìn)行了闡述，具有一定的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)意義，計(jì)劃在年度檢修中以宜都站為試點(diǎn)率先實(shí)施。

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[1]費(fèi)薇,沈翔.換流變壓器在安裝過(guò)程中易出現(xiàn)的重大缺陷及對(duì)策[J].湖北電力,2015,39(08)：57-58+61.FEI Wei,SHEN Xiang.Countermeasures for major defects frequently occurred during converter transformer installation Process[J].Hubei Electric Power,2015,39(08)：57-58+61.

[2]王龍,任思敏.220 kV主變壓器冷卻器全停告警原因分析及處理[J].寧夏電力,2016,(02)：44-46+55.WANG Long,REN Simin.Cause analysis and treatment on cooler complete shutdown and alarm of 220 kV main transformer[J].Ningxia Electric Power,2016,(02)：44-46+55.

[3]車靖陽(yáng).強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器冷卻器控制箱內(nèi)元件及信號(hào)設(shè)置原則[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2016,(03)：72-73+79.CHE Jingyang.Forced oilcirculation air-cooled transformer cooler control box components and signal setting principle[J].Automation Applications,2016(3)：72-73+79.