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摘要
简述了所辖变电站冷却器切换回路接线原理,并对其回路隐患进行分析:该隐患回路可能导致冷控接点跳跃而损坏,从而导致主变冷却器全停跳闸事故。针对问题的根源,通过回路中加装接点并增加断相监视回路,从根本消除了回路隐患,保证冷却器可靠运行。
关键词
主变;冷却系統;控制回路;隐患分析;整改措施
引言
随着城市用电需求的日益增长,变电站主变负荷也节节攀升,高温高负荷对主变冷控系统的散热性能也提出了更高的要求。主变温度过高会加速绝缘老化,严重影响主变寿命;而若主变冷控器故障全停则可能引发主变开关跳闸,引发电力安全事件,因此,主变冷却系统的稳定运行显得格外重要。近些年来,新投产变压器冷却器采用先进的可编程PLC控制系统,其功能完善,性能可靠。但是现运行的变压器中,仍有大量运行了20年以上投产较早的变压器,有些传统主变冷控回路采用结构复杂、可靠性差的逻辑继电器,其回路设计也存在不完善之处,在切换冷却器电源时可能引起冷却器全停,导致主变三侧开关跳闸的风险。
一、回路接线及工作原理分析
某早年投产的主变冷却器控制回路采用两路独立的380V交流电源供电,当一路主工作电源故障时,另一路备用电源自动投入运行,保证冷却器正常运行。以下就其冷控回路进行分析。
该站冷却器控制回路如图1所示,对其中的电源切换回路进行分析,如图2所示。
由图2所示,控制把手KK是进行主用电源的选择,如KK打至工作电源Ⅰ,即选择“Ⅰ路”电源作为主电源,而“Ⅱ路”电源为备用。则①②和⑤⑥支路导通,③④和⑦⑧断开,反之亦然;这里以KK把手在工作电源Ⅰ为例进行分析。
1、当电源正常供电时,电压继电器1YJ1励磁,1YJ1常开接点闭合,C相电源经熔断器1RD使1YJ继电器励磁,断开1YJ常闭接点。而Ⅱ电源自动控制回路中,仅⑤⑥支路导通,1YJ接点断开后,切断Ⅱ电源自动控制回路,2C接触器不励磁,其常闭接点2C闭合,C相电源经1RD→KK把手(①②通)→2C常闭接点→1C→1ZJ(1ZJ为中间继电器常闭接点,仅当主变三侧开关全部跳闸后断开)实现通路,启动冷却器。
2、当主供电源(Ⅰ路电源)三相失压后,1YJ、1C不励磁,Ⅱ电源自动控制回路中的1C常闭接点闭合,则Ⅱ电源经2RD熔断器→KK把手(⑤⑥通)→1YJ常闭接点→1C常闭接点→2C接触器→1ZJ形成通路,即完成了当Ⅰ路主电源故障时,自动切换至Ⅱ路备用电源供电。
二、回路存在的问题分析
上述分析看似完善,但是对特殊情况下(例如缺相)电源切换回路的分析后,发现该冷却器切换回路存在隐患,若不及时对回路进行改进,可能会引发冷却器全停事故,甚至造成主变跳闸、烧毁等严重事故。具体情况如下:
依旧以Ⅰ路电源为例,如图2,当Ⅱ路备用电源全部正常,Ⅰ路电源的AB两相电源同时失压,而C相电源正常时,1YJ1不励磁,1YJ1常开接点断开,1YJ继电器也不励磁,断开1YJ常闭接点。则图2所示的回路等效回路如图3所示:
(在Ⅰ路电源AB相同时失压,C相有压时,等效为下图)
而由于Ⅰ路、Ⅱ路的C相均有电,则根据图3分析,Ⅰ路、Ⅱ路控制回路的C相电源分别经1RD(2RD)→KK→2C常闭接点(1C常闭接点) →1C接触器(2C接触器)→1ZJ常闭接点形成通路,由于1C与2C为同一型号继电器,1C与2C同时励磁,同时闭合常开接点,同时切断相应常闭接点,可能造成以下严重后果:
1、同时闭合1C、2C常开接点,则使得两路交流380V电源并列,形成很大的环流,引起过载,严重发热,损坏站用电系统;
2、同时切断相应1C、2C常闭接点,则会使Ⅰ、Ⅱ路控制回路同时失电,则刚刚闭合的1C、2C常开接点又断开,切开全部冷却器;并不断重复上述过程,形成反复的“跳跃”现象,极易损坏相应接触器接点,造成两路控制回路故障,使得冷却器全停,主变绕组温度升高,并可能造成主变三侧开关跳闸。
3、主变冷却器全停后,由于图1回路中没有设计断相运行监视回路,因此很难对冷却器全停事故原因进行准确排查,延误了故障处理时间,甚至会扩大事故范围。
三、整改措施
冷却器全停只有在两路交流电源都全部失电时,才会无法避免的发生,其他情况都应杜绝。在上述情况下,Ⅰ路电源AB相同时失压,C相有压,且Ⅱ路电源完全正常,则应由Ⅱ路备用电源进行供电,而且需切除Ⅰ路主电源。但是Ⅰ路的C相有压,其C相电源形成通路,并且与Ⅱ路备用回路同时导通,是上述问题的根源。因此,在Ⅰ路电源故障后,应首先切除的Ⅰ路C相电源回路。而图2中,1YJ继电器可以反映Ⅰ路电源是否故障,故可考虑在①②支路中串联一个1YJ常开接点,即当Ⅰ路AB相故障、C相正常时,1YJ1不励磁,1YJ常开接点打开,切断C相电源流过的①②支路,即保证了上述特殊情况下的电源切换。同理,在⑤⑥支路也应加装一2YJ常开接点,改进后的冷却器切换回路如图4所示(图中画圈的接点为新增部分):
此外,为了反映冷控电源缺相故障,及时发信给值班人员,还应考虑加装断相运行监视回路,回路图如图5所示:
正常运行时,ABC三相电压平衡, BLJ继电器不励磁。当存在断相时,BLJ继电器左侧有不平衡电压,会使得BLJ励磁,接通信号回路,发“冷控电源断相”信号。
四、验证及可行性分析
针对改进后的切换回路(图4)进行分析和验证,仍以Ⅰ路电源做为主供电源为例,验证如下:
1、 当Ⅰ路电源三相正常时,1YJ1励磁,闭合相应接点,1YJ励磁,1YJ常开接点闭合,①②支路通,1YJ常闭接点断开,⑤⑥支路断,即Ⅰ路电源正常供电;
2、 当Ⅰ路电源三相失压时,1YJ1、 1YJ不励磁,1YJ常开接点打开,①②支路断,1YJ常闭接点闭合,⑤⑥支路通;即Ⅰ路电源故障后,切断Ⅰ路电源,由Ⅱ路电源代供,实现备用电源自投功能;
3、 当Ⅰ路电源AB相失压,C相有电,1YJ1、 1YJ不励磁,1YJ常开接点打开,切断主电源①②支路;而1YJ常闭接点闭合,⑤⑥支路通,即Ⅰ路电源AB相故障后,切断Ⅰ路电源,由Ⅱ路电源代供,同样实现备用电源自投功能;
4、 当Ⅰ路电源AB相有电,C相失压,1YJ1励磁,但由于C相失压,1YJ常开接点打开,切断主电源①②支路;而1YJ常闭接点闭合,⑤⑥支路通,即Ⅰ路电源AB相故障后,切断Ⅰ路电源,由Ⅱ路电源代供,同样实现备用电源自投功能;
由上述分析可见,在图4位置加装的1YJ、2YJ常开接点后,该控制回路可以在上述任何断相情况下,可靠地将故障冷却电源切断,并确保切换至备用冷却电源,方法简单,动作可靠,具备可行性。
五、总结
在分析上述隐患产生的根源后,通过控制回路的改进,我们消除了该主变冷却器长期运行以来存在的重大隐患,保证了变压器冷控电源在特殊情况(缺相运行)下,能够可靠切换备用电源,避免因回路设计缺陷而引发冷却器全停、主变跳闸等严重事故。
参考文献:
[1]文峰 电气二次接线识图[M].北京:中国电力出版社,2000.
[2]毛锦庆 电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,1999.
作者简介:沈浩,男,毕业于西安交通大学电气工程系。就职于深圳供电局有限公司,助理工程师,从事变电运行工作。
简述了所辖变电站冷却器切换回路接线原理,并对其回路隐患进行分析:该隐患回路可能导致冷控接点跳跃而损坏,从而导致主变冷却器全停跳闸事故。针对问题的根源,通过回路中加装接点并增加断相监视回路,从根本消除了回路隐患,保证冷却器可靠运行。
关键词
主变;冷却系統;控制回路;隐患分析;整改措施
引言
随着城市用电需求的日益增长,变电站主变负荷也节节攀升,高温高负荷对主变冷控系统的散热性能也提出了更高的要求。主变温度过高会加速绝缘老化,严重影响主变寿命;而若主变冷控器故障全停则可能引发主变开关跳闸,引发电力安全事件,因此,主变冷却系统的稳定运行显得格外重要。近些年来,新投产变压器冷却器采用先进的可编程PLC控制系统,其功能完善,性能可靠。但是现运行的变压器中,仍有大量运行了20年以上投产较早的变压器,有些传统主变冷控回路采用结构复杂、可靠性差的逻辑继电器,其回路设计也存在不完善之处,在切换冷却器电源时可能引起冷却器全停,导致主变三侧开关跳闸的风险。
一、回路接线及工作原理分析
某早年投产的主变冷却器控制回路采用两路独立的380V交流电源供电,当一路主工作电源故障时,另一路备用电源自动投入运行,保证冷却器正常运行。以下就其冷控回路进行分析。
该站冷却器控制回路如图1所示,对其中的电源切换回路进行分析,如图2所示。
由图2所示,控制把手KK是进行主用电源的选择,如KK打至工作电源Ⅰ,即选择“Ⅰ路”电源作为主电源,而“Ⅱ路”电源为备用。则①②和⑤⑥支路导通,③④和⑦⑧断开,反之亦然;这里以KK把手在工作电源Ⅰ为例进行分析。
1、当电源正常供电时,电压继电器1YJ1励磁,1YJ1常开接点闭合,C相电源经熔断器1RD使1YJ继电器励磁,断开1YJ常闭接点。而Ⅱ电源自动控制回路中,仅⑤⑥支路导通,1YJ接点断开后,切断Ⅱ电源自动控制回路,2C接触器不励磁,其常闭接点2C闭合,C相电源经1RD→KK把手(①②通)→2C常闭接点→1C→1ZJ(1ZJ为中间继电器常闭接点,仅当主变三侧开关全部跳闸后断开)实现通路,启动冷却器。
2、当主供电源(Ⅰ路电源)三相失压后,1YJ、1C不励磁,Ⅱ电源自动控制回路中的1C常闭接点闭合,则Ⅱ电源经2RD熔断器→KK把手(⑤⑥通)→1YJ常闭接点→1C常闭接点→2C接触器→1ZJ形成通路,即完成了当Ⅰ路主电源故障时,自动切换至Ⅱ路备用电源供电。
二、回路存在的问题分析
上述分析看似完善,但是对特殊情况下(例如缺相)电源切换回路的分析后,发现该冷却器切换回路存在隐患,若不及时对回路进行改进,可能会引发冷却器全停事故,甚至造成主变跳闸、烧毁等严重事故。具体情况如下:
依旧以Ⅰ路电源为例,如图2,当Ⅱ路备用电源全部正常,Ⅰ路电源的AB两相电源同时失压,而C相电源正常时,1YJ1不励磁,1YJ1常开接点断开,1YJ继电器也不励磁,断开1YJ常闭接点。则图2所示的回路等效回路如图3所示:
(在Ⅰ路电源AB相同时失压,C相有压时,等效为下图)
而由于Ⅰ路、Ⅱ路的C相均有电,则根据图3分析,Ⅰ路、Ⅱ路控制回路的C相电源分别经1RD(2RD)→KK→2C常闭接点(1C常闭接点) →1C接触器(2C接触器)→1ZJ常闭接点形成通路,由于1C与2C为同一型号继电器,1C与2C同时励磁,同时闭合常开接点,同时切断相应常闭接点,可能造成以下严重后果:
1、同时闭合1C、2C常开接点,则使得两路交流380V电源并列,形成很大的环流,引起过载,严重发热,损坏站用电系统;
2、同时切断相应1C、2C常闭接点,则会使Ⅰ、Ⅱ路控制回路同时失电,则刚刚闭合的1C、2C常开接点又断开,切开全部冷却器;并不断重复上述过程,形成反复的“跳跃”现象,极易损坏相应接触器接点,造成两路控制回路故障,使得冷却器全停,主变绕组温度升高,并可能造成主变三侧开关跳闸。
3、主变冷却器全停后,由于图1回路中没有设计断相运行监视回路,因此很难对冷却器全停事故原因进行准确排查,延误了故障处理时间,甚至会扩大事故范围。
三、整改措施
冷却器全停只有在两路交流电源都全部失电时,才会无法避免的发生,其他情况都应杜绝。在上述情况下,Ⅰ路电源AB相同时失压,C相有压,且Ⅱ路电源完全正常,则应由Ⅱ路备用电源进行供电,而且需切除Ⅰ路主电源。但是Ⅰ路的C相有压,其C相电源形成通路,并且与Ⅱ路备用回路同时导通,是上述问题的根源。因此,在Ⅰ路电源故障后,应首先切除的Ⅰ路C相电源回路。而图2中,1YJ继电器可以反映Ⅰ路电源是否故障,故可考虑在①②支路中串联一个1YJ常开接点,即当Ⅰ路AB相故障、C相正常时,1YJ1不励磁,1YJ常开接点打开,切断C相电源流过的①②支路,即保证了上述特殊情况下的电源切换。同理,在⑤⑥支路也应加装一2YJ常开接点,改进后的冷却器切换回路如图4所示(图中画圈的接点为新增部分):
此外,为了反映冷控电源缺相故障,及时发信给值班人员,还应考虑加装断相运行监视回路,回路图如图5所示:
正常运行时,ABC三相电压平衡, BLJ继电器不励磁。当存在断相时,BLJ继电器左侧有不平衡电压,会使得BLJ励磁,接通信号回路,发“冷控电源断相”信号。
四、验证及可行性分析
针对改进后的切换回路(图4)进行分析和验证,仍以Ⅰ路电源做为主供电源为例,验证如下:
1、 当Ⅰ路电源三相正常时,1YJ1励磁,闭合相应接点,1YJ励磁,1YJ常开接点闭合,①②支路通,1YJ常闭接点断开,⑤⑥支路断,即Ⅰ路电源正常供电;
2、 当Ⅰ路电源三相失压时,1YJ1、 1YJ不励磁,1YJ常开接点打开,①②支路断,1YJ常闭接点闭合,⑤⑥支路通;即Ⅰ路电源故障后,切断Ⅰ路电源,由Ⅱ路电源代供,实现备用电源自投功能;
3、 当Ⅰ路电源AB相失压,C相有电,1YJ1、 1YJ不励磁,1YJ常开接点打开,切断主电源①②支路;而1YJ常闭接点闭合,⑤⑥支路通,即Ⅰ路电源AB相故障后,切断Ⅰ路电源,由Ⅱ路电源代供,同样实现备用电源自投功能;
4、 当Ⅰ路电源AB相有电,C相失压,1YJ1励磁,但由于C相失压,1YJ常开接点打开,切断主电源①②支路;而1YJ常闭接点闭合,⑤⑥支路通,即Ⅰ路电源AB相故障后,切断Ⅰ路电源,由Ⅱ路电源代供,同样实现备用电源自投功能;
由上述分析可见,在图4位置加装的1YJ、2YJ常开接点后,该控制回路可以在上述任何断相情况下,可靠地将故障冷却电源切断,并确保切换至备用冷却电源,方法简单,动作可靠,具备可行性。
五、总结
在分析上述隐患产生的根源后,通过控制回路的改进,我们消除了该主变冷却器长期运行以来存在的重大隐患,保证了变压器冷控电源在特殊情况(缺相运行)下,能够可靠切换备用电源,避免因回路设计缺陷而引发冷却器全停、主变跳闸等严重事故。
参考文献:
[1]文峰 电气二次接线识图[M].北京:中国电力出版社,2000.
[2]毛锦庆 电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,1999.
作者简介:沈浩,男,毕业于西安交通大学电气工程系。就职于深圳供电局有限公司,助理工程师,从事变电运行工作。