牛寨换流站换流变冷却器控制回路及其优化措施研究

摘要：牛寨换流站换流变压器冷却系统由两路独立电源供电，两路电源可以相互互为备用，为保证供电电源的可靠性，对冷却器控制回路进行分析，研究发现如果控制回路中继电器辅助触点发生粘连，将导致两路交流进线电源来回往复切换，影响冷却效果。对冷却器控制回路提出两种改进措施，分析结果表明经过改进的控制回路可以提高冷却器供电的可靠性，改进后的控制回路可为其它变压器冷却器控制回路设计提供参考。

关键词：冷却系统；继电器；粘连；改进措施

换流变压器是直流输电系统中的重要设备，实现交流系统与换流阀的联系。由于换流变压器在运行中会产生大量热量，尽快使换流变热量散失是保证换流变正常运行的可靠条件，牛寨换流站换流变压器冷却方式为强迫油循环风冷，每台换流变冷却系统由一台油泵、四个风扇组成，风扇根据油温、网侧绕温、阀侧绕温采用变频控制。

本文对牛寨换流站换流变压器冷却系统进行介绍，重点对其控制回路进行研究，指出其存在的问题，并提出两种改进方法。

1.牛寨换流站换流变压器冷却系统介绍

牛寨换流站换流变压器冷却器为变频控制，冷却器风扇的运行速度按照变压器温度及网侧和阀侧负荷进行调节。每相换流变压器共有四组冷却器，每组冷却器包括4个风扇和1台油泵。冷却系统采用两个独立电源供电，其中一个工作，一个备用。当工作电源电压降低发生故障时，备用电源自动投入；当工作电源恢复时，备用电源自动退出。工作或备用电源故障均有信号。

YD换流变冷却器由PLC程序控制。分为就地手动控制、就地自动控制及远方控制三种控制方式， 就地手动控制方式下风扇以100%转速运行。当转换开关打到"停止"位置后，该组冷却器油泵及风扇停止运行。在远方控制或在就近自动控制模式下，启动冷却器后，风扇都会根据温度及网侧和阀侧负荷进行自动变频运行，变频方式如下所示：

当油面温度达到45℃或绕组温度高于60℃后，风扇转速达到20%，在保证20%转速的基础上按照网侧或阀侧负荷实时变化，风扇转速将按照网侧及阀侧负荷中较大的一个变化。

在油面温度低于45℃后，所有冷却器风扇按照起始最低转速运行。

当油面温度达到60℃或绕组温度高于70℃后，风扇转速达到40%，在保证40%转速的基础上按照网侧及阀侧负荷实时变化，风扇转速将按照网侧及阀侧负荷中较大的一个变化。

当绕组温度达到80℃的时候，风扇转速达到70%，在保证70%转速的基础上按照网侧及阀侧负荷实时变化，风扇转速将按照网侧及阀侧负荷中较大的一个变化。

当绕组温度达到90摄氏度的时候，所有风扇以最高转速运行。

2.牛寨换流站换流变压器冷却系统电源自动切换回路分析

2.1 YY换流变冷却器电源切换回路

牛寨换流站YY换流变压器冷却系统自动切换回路工作原理，正常运行时Q1、Q2、F3、F4均在合上位置。冷却器采用两路电源供电，两路电源为主备关系，但可通过选择切换开关S1选择第一路或者第二路为主电源。S1为主电源选择开关，若S1在"1"位置时，第一路电源被选为主电源，其辅助触点3-1接通，6-4接通，K5继电器励磁，带动K1继电器励磁、K10继电器失磁，接通第一路电源回路，断开第二路电源回路。第一路电源故障时，电压继电器K7失电，K5继电器失磁，K10时间继电器励磁，经过设定的延时之后K6继电器励磁，换流变冷却系统切换至第二路电源回路供电。若此时K1继电器辅助触点发生粘连现象，将导致第一路电源回路中的电压继电器K7因感受到负荷上的电压而重新励磁，第一路电源被接通，与此同时，第二路电源在时间继电器K10辅助触点的作用下瞬时跳开，第二路电源被切除。由于第一路电源本身存在故障，第二路电源被切除之后K7失磁，再次切至第二路供电，电源将在一路与二路之间往复切换。严重影响冷却器供电的可靠性。

若S1在"2"位置时，第二路电源被选为主电源，其辅助触点3-2接通，6-5接通，K6继电器励磁，带动K2继电器励磁、K9继电器失磁，接通第二路电源回路，断开第一路电源回路。第二路电源故障时，K6继电器失磁，K9时间继电器励磁，经过预先设定的延时之后K5继电器励磁，换流变冷却系统切换至第一路电源回路。若此时K2继电器辅助触点发生粘连现象，同样会导致电源在一路与二路之间往复切换。

2.2 YD换流变冷却器电源切换回路

YD换流变压器冷却系统自动切换回路工作原理，正常运行时Q1、Q2、Q3、Q4均在合上位置。切换原理与YY换流变基本相同，区别在于当换流变网侧两断路器断开时，YD换流变冷却器将在辅助触点K的作用下被无延时切除。并且YY换流变冷却器控制回路及电压继电器均由一个总空开控制。YD换流变的空开仅接在控制回路中，只要进线电源正常时，电压继电器都带电，另外，YD换流变有一电源指示灯。其控制回路均存在辅助触点粘连时两路电源往复切换的问题。

3.冷却器控制回路改进分析

3.1对冷却器控制回路进行改进

由于YY、YD换流变冷却器控制原理大同小异，以YY换流变冷却器控制回路进行分析。换流变压器冷却系统电源自动切换回路加装了K3、K4继电器，在发生K1继电器三相辅助触点粘连的情况时，即使K5继电器励磁，K3继电器的辅助触点会瞬时闭合，K10继电器任然处于励磁状态，因为K1、K3继电器的辅助触点保证了对K10继电器的持续供电，从而使换流变冷却系统一直在第二路电源供电，不会切换至第一路。

3.2对冷却器控制设备进行改进

对YY换流变的S1切换开关，YD换流变的SS切换开关进行改进。当第一路电源故障时切换开关自动切换至"II路电源供电，I路电源备用"，当第二路电源故障时切换开关自动切换至"I路电源供电，II路电源备用"，自动切换之后继电器的辅助触点粘连与否对另外一个回路的正常供电将不会产生影响，不会发生反复切换的情况。

4.结论

本文对牛寨换流站换流变压器冷却器控制回路进行介绍，指出其存在的问题，并对其提出两种改进建议。分析结果表明，对控制回路或电源切换开关进行改进后能提高冷却器供电的可靠性，同时，改进型的控制回路可为其它变压器冷却器控制回路设计提供参考。

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