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。