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        簡述強油水冷變壓器冷卻器運行及啟動方式

        2021-12-23 05:51:08陳宇翔韓婉嬌
        農(nóng)村電氣化 2021年12期
        關(guān)鍵詞:接點冷卻系統(tǒng)冷卻器

        陳宇翔,韓婉嬌

        (國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司,北京 海淀100142)

        1 強油水冷冷卻方式整體概述

        1.1 強油水冷變壓器冷卻器構(gòu)成

        強油水冷變壓器冷卻器構(gòu)成可主要分為2部分,油/水熱交換系統(tǒng)(簡稱油/水系統(tǒng))及水/氣熱交換系統(tǒng)(簡稱水/氣系統(tǒng))。其中油/水系統(tǒng)通常情況下布置于變壓器間,包含油泵(如圖1所示)、水泵(如圖2所示)、油流計(如圖3所示)、水流計、濾油器和油水交換器等;水/氣系統(tǒng)布置在地面層,主要為風(fēng)扇(如圖4所示)和補水裝置等。

        圖1 油泵

        圖2 水泵

        圖3 油流計

        圖4 風(fēng)扇

        1.2 冷卻工作原理

        首先利用油/水系統(tǒng),由油泵將變壓器上層熱油抽出,經(jīng)油水交換器后,熱量傳導(dǎo)給冷卻水,再經(jīng)變壓器下部回流至變壓器,繼續(xù)冷卻變壓器鐵芯和繞組。吸收熱量的冷卻水由水泵打壓經(jīng)管路升至地面層。后再由水/氣系統(tǒng)風(fēng)扇對水管路進(jìn)行降溫散熱,回流至水冷卻器,循環(huán)往復(fù)。補水裝置作用在于冷卻系統(tǒng)長時間運行后,水量因各種原因減少,補充冷卻水保障水量,從而持續(xù)散熱效果。

        1.3 運行維護(hù)管理規(guī)定

        國網(wǎng)北京市電力公司《變電站現(xiàn)場運行通用規(guī)程》對強油水冷變壓器規(guī)定:

        變壓器頂層油溫報警溫度為80℃;

        變壓器頂層油溫溫度達(dá)80℃時應(yīng)上報調(diào)度;

        當(dāng)采取倒路措施后仍不能滿足要求達(dá)到85℃,應(yīng)再次上報調(diào)度;

        當(dāng)失去全部冷卻器時,允許帶額定負(fù)載運行20min,如果20min以后故障沒有消除,非電量保護(hù)動作跳開變壓器各側(cè)開關(guān)。

        國網(wǎng)北京市電力公司《北京電網(wǎng)調(diào)度控制管理規(guī)定》對強油水冷變壓器規(guī)定:

        變壓器正常運行時,設(shè)備負(fù)載系數(shù)達(dá)到0.8時,應(yīng)加強監(jiān)視,準(zhǔn)備采取控制負(fù)荷措施。設(shè)備負(fù)載系數(shù)達(dá)到1.0時,負(fù)載繼續(xù)增長且無下降趨勢,應(yīng)立即采取措施;

        主變過負(fù)荷時,強迫油循環(huán)水冷變壓器負(fù)載系數(shù)達(dá)到1.1時,運行時間不得超過1h,若負(fù)載系數(shù)超過1.1或運行時間超過規(guī)定允許時間,則須采取拉路措施。

        1.4 強油水冷冷卻方式優(yōu)點及缺點

        從理論上講,水的散熱效率比空氣高,相比于強油風(fēng)冷散出同樣的熱量所消耗的電能較少。而且對于地下變電站變壓器,利用此種冷卻方式,可將熱量散發(fā)至地面站外,避免熱量留存于地下站內(nèi)。

        但相比于其他冷卻方式,強油水冷冷卻設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜,成本高,冷卻器運行中易發(fā)生故障,整體運行維護(hù)工作量大。

        2 簡述某變電站強油水冷系統(tǒng)啟動方式

        2.1 主變冷卻系統(tǒng)簡介

        該站站內(nèi)地下運行2臺額定220kV容量240MVA強油水冷變壓器,每臺變壓器冷卻系統(tǒng)包含3臺油泵、3臺水泵以及3組散熱器共54臺風(fēng)扇,油水系統(tǒng)控制柜安裝于地下主變間,水氣系統(tǒng)控制柜安裝于地上風(fēng)扇組圍欄內(nèi)。兩控制柜交流電源來自2臺站用變,帶油泵、水泵和風(fēng)扇,為控制柜提供1#電源、2#電源,箱內(nèi)電源可互投,直流電源帶控制及信號。下面以站內(nèi)1#變?yōu)槔?,進(jìn)行簡單描述。

        2.2 交流雙回路電源

        交流電源回路如圖5所示,回路中主要元件包括:QF21為Ⅰ段電源總空開;QF22為Ⅱ段電源總空開KMM21為Ⅰ段電源接觸器;KMM22為Ⅱ段電源接觸器;KV21為Ⅰ段電源監(jiān)視器;KV22為Ⅱ段電源監(jiān)視器;K21為Ⅰ段電源擴(kuò)展;K22為Ⅱ段電源擴(kuò)展;F2為Ⅰ段電源監(jiān)視空開;F22為Ⅱ段電源監(jiān)視空開;F2為Ⅰ段電源控制空開;F24為Ⅱ段電源控制空開。

        圖5 交流電源回路圖

        正常運行時轉(zhuǎn)換開關(guān)處于Ⅰ工作、Ⅱ備用①②⑤⑥接點接通,QF21、QF22、F21、F22、F23 F24空開合著。此時KV21常開接點閉合,K21常開接點閉合,K21常閉接點打開。所以KMM22常閉接點閉合,KMM22常開節(jié)點打開。因此Ⅰ路電源導(dǎo)通,Ⅱ路電源不導(dǎo)通。

        若發(fā)生Ⅰ路電源失電時,K21常閉接點閉合K22常開接點閉合,KMM21繼電器不帶電KMM21常閉接點閉合,得到KMM22繼電器帶電因此Ⅱ路電源導(dǎo)通,Ⅰ路電源不導(dǎo)通,實現(xiàn)Ⅱ路電源自動投入。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)處于即Ⅱ工作、Ⅰ備用時,同理可得相反結(jié)果。

        2.3 油/水冷卻系統(tǒng)電機回路原理圖

        水/氣冷卻系統(tǒng)電機回路如圖6所示,回路中主要元件包括:QF11為1組冷卻器空開;KM1為1組冷卻器接觸器;Q1為油泵1保護(hù)開關(guān);Q2為油泵2保護(hù)開關(guān)。

        圖6 水/氣冷卻系統(tǒng)電機回路圖1

        正常運行時QF11-QF13、Q1-Q6空開合著,當(dāng)KM1-KM3繼電器帶電接點閉合相應(yīng)冷卻器即開始工作(每組包含1臺油泵、1臺水泵)。因此關(guān)注KM1-KM3繼電器,帶電即相應(yīng)冷卻器運轉(zhuǎn)。

        2.4 油/水冷卻系統(tǒng)控制回路原理圖

        水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路如圖7、圖8所示,水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路主要元件包括:F5為直流電源空開;KZJ1為三側(cè)開關(guān)中間繼電器1;KZJ2為三側(cè)開關(guān)中間繼電器2;F8為1組冷卻器控制電源;F9為2組冷卻器控制電源;F10為3組冷卻器控制電源;F7為控制電源;KWJ為啟動輔助冷卻器;K3為啟動備用冷卻器;K3′為備用冷卻器投入故障輔助啟動;SA2為1組冷卻器控制轉(zhuǎn)換開關(guān);SA3為2組冷卻器控制轉(zhuǎn)換開關(guān);SA4為3組冷卻器控制轉(zhuǎn)換開關(guān);KBT1為1組冷卻器延時啟動;KBT2為2組冷卻器延時啟動;KBT3為3組冷卻器延時啟動;KM1為1組冷卻器接觸器;KM2為2組冷卻器接觸器;KM3為3組冷卻器接觸器;KT1為1組冷卻器故障延時;KT2為2組冷卻器故障延時;KT3為3組冷卻器故障延時。

        圖7 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路圖1

        圖8 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路圖2

        正常運行時,因主變220kV側(cè)三相和主變110kV側(cè)4個開關(guān)任一處于合位,KZJ1、KZJ2繼電器即不帶電,KZJ1、KZJ2常閉接點閉合。3組冷卻器對應(yīng)的3個轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2-SA4位置,處于SA2工作SA3備用SA4輔助,F(xiàn)7-F10空開閉合。1組冷卻器無故障時,KBT1繼電器不帶電,KBT1常閉接點閉合,因轉(zhuǎn)換開關(guān)處于工作位置,①②接點接通,KM1繼電器帶電,1組冷卻器運轉(zhuǎn),2、3組冷卻器不運轉(zhuǎn)。

        當(dāng)變壓器油溫達(dá)到60℃時,OT2接點閉合,KWJ繼電器帶電,KWJ常開接點閉合,第3組冷卻器因轉(zhuǎn)換開關(guān)處于輔助位置③④接點接通,從而KM3繼電器帶電,3組冷卻器運轉(zhuǎn)。當(dāng)油溫下降低于60℃時,因KWJ常開接點已處于閉合位置且高于45℃接點閉合,所以第3組冷卻器不返回,形成自保持。只有當(dāng)油溫低于45℃時,第3組冷卻器返回。

        當(dāng)工作冷卻器即1組冷卻器出現(xiàn)故障時,KBT1繼電器帶電,KBT1常閉接點打開,KBT1常開接點閉合,KM1繼電器失電,1組冷卻器不工作。K3繼電器帶電,K3常開接點閉合,第2組備用冷卻器⑤⑥接點接通,此時備用冷卻器啟動。

        2.5 水/氣冷卻系統(tǒng)電機回路原理圖

        水/氣冷卻系統(tǒng)電機回路如圖6所示,回路主要原件包括:QF14為1組散熱器電源空開;KM4為1組散熱器接觸器;QM01-01-QM03-18為各風(fēng)扇保護(hù)開關(guān)。

        正常運行時QF01-01-QF03-18、QF14-QF16空開閉合,當(dāng)KM4-KM6繼電器帶電接點閉合相應(yīng)散熱器組即開始工作(每組散熱器包含18臺風(fēng)扇)。因此關(guān)注KM4-KM6繼電器,帶電即散熱器組運轉(zhuǎn)。

        2.6 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路原理圖

        水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路如圖9所示,水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路主要原件包括:F12:輔助電源空開;KZJ1:三側(cè)開關(guān)中間繼電器1;KZJ2為三側(cè)開關(guān)中間繼電器2;F13為1組散熱器控制電源F14為2組散熱器控制電源;F15為3組散熱器控制電源;KA13為輔助1啟停;KA14為輔助2啟停K4為風(fēng)機故障繼電器;SA5為1組散熱器控制轉(zhuǎn)換開關(guān);SA6為2組散熱器控制轉(zhuǎn)換開關(guān);SA7為3組散熱器控制轉(zhuǎn)換開關(guān)。

        圖9 水/氣冷卻系統(tǒng)控制回路圖3

        正常運行時,因主變220kV側(cè)三相和主變110kV側(cè)4個開關(guān)任一處于合位,KZJ1繼電器即不帶電,KZJ1常閉接點閉合。

        如圖10所示,當(dāng)交流電源兩路全部失電KMM21、KMM22繼電器無電,KMM21、KMM2常閉接點閉合,信號發(fā)出。當(dāng)3組冷卻器空開QF11、QF12、QF13全部處于分位,相應(yīng)常閉接點閉合,信號發(fā)出。當(dāng)3組油流KA1、KA4、KA7全部停止且控制電源空開F7故障跳開,相應(yīng)常閉接點閉合,信號發(fā)出。當(dāng)3組油流表KA1、KA4、KA7全部停止且KWJ啟動輔助冷卻器繼電器帶電且K3啟動備用冷卻器繼電器帶電,相應(yīng)接點閉合,信號發(fā)出。

        圖10 冷卻器全停信號原理圖

        針對冷卻器全停信號,按《北京電網(wǎng)調(diào)度控制管理規(guī)定》:當(dāng)失去全部冷卻器時,允許帶額定負(fù)荷運行20min。運維人員應(yīng)熟練掌握信號發(fā)出可能原因,遇突發(fā)情況快速上報并到場處理,根據(jù)調(diào)度令投退“冷卻器全停跳閘”壓板,并且處理過程中持續(xù)關(guān)注主變油溫及負(fù)荷。

        3 結(jié)束語

        強油水冷冷卻系統(tǒng)的投入使用,解決了地下變電站變壓器的散熱問題,促進(jìn)了變電站安全穩(wěn)定運行。同時,運維人員應(yīng)熟練掌握冷卻系統(tǒng)運行原理,加強日常巡視工作,遇有異常情況應(yīng)及時處置。

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