500kV變壓器不停電狀態下的強油風冷控制系統智能化改造

盧孔實，朱金墾，黃 銳

（溫州電力局，浙江 溫州 325000）

0 引言

500kV甌海變電站（以下簡稱甌海變）于2001年6月投運，是超高壓樞紐變電站，該站主變壓器停役將造成溫州電網的系統變電容量急劇下降、電網運行方式大幅調整、系統可靠性降低以及大面積拉限電等一系列反應，由此將產生各種電網安全隱患和社會問題。

進行強油風冷控制系統（以下簡稱冷控系統）改造的甌海變1號主變壓器是由日本東芝公司生產的強油循環風冷變壓器，于2004年投運，改造前其冷控系統存在以下不利于安全運行和檢修維護的問題：

（1）投運時間長，冷控系統的繼電器元件已老化。

（2）采用獨立的電氣元件（繼電器），通過硬邏輯來實現監測和控制功能，二次回路復雜，故障率高，無法滿足智能化要求。

（3）冷控系統回路和變壓器非電量保護回路布置在同一箱體內，存在檢修風險。

（4）不具備油泵延時錯開啟動功能，違反“對強油循環片式散熱器冷卻結構的變壓器，當2臺及以上潛油泵同時啟動時易發生重瓦斯誤動，采用潛油泵啟動應分別進行1 min及以上延時處理”的要求。

（5）無法實時上傳主變壓器冷控系統相關電機、油泵的運行工況等信息。

對甌海變1號主變壓器冷控系統進行智能化改造，對提高主變壓器的運行可靠性、實現主變壓器冷控系統的智能化監控具有重要意義。本次改造在主變壓器不停電狀態下成功實施，確保了溫州電網安全穩定運行，具有巨大的社會效益和經濟效益。

1 改造過程及風險控制關鍵點

在1號主變壓器集中控制箱（以下簡稱BCC柜）和每相的冷卻器本體端子箱（以下簡稱CC柜）內，原冷控系統回路和非冷控回路都存在同箱布置的情況，冷控系統不停電智能化改造工作的技術含量高、施工難度大。為保證帶電改造后變壓器冷控回路相關試驗的正確性，保證不發生誤碰運行端子而造成不可控、不發生冷卻系統故障全停，和不發生溫度失控導致主變壓器運行異常，需制定詳細、嚴謹、可行的施工方案，做好全過程各項事故預想和預控措施，確保整個施工過程在安全、高效的情況下順利進行。

1.1 電纜敷設及接線改造

改造工作涉及冷卻系統智能化控制系統（以下簡稱PLC冷控柜）至冷卻器轉接箱的分相冷卻器回路電纜、PLC冷控柜電源電纜、冷控系統信號電纜、冷卻器故障全停回路電纜、油溫控制回路電纜、PLC冷控柜與CAC（在線監測數據采集系統）之間的通信光纖。

本項工作危險點預控措施的關鍵是：

（1）本階段所有終端為運行設備的電纜一律不入柜，所有接線工作僅在新增的PLC冷控柜和冷卻器轉接箱內開展。

（2）電纜敷設完成后及時做好電纜溝內防火墻和設備進線孔的封堵工作，每日收工時都必須將電纜溝蓋板復原。

1.2 PLC冷控柜就位

因主變壓器尚在運行，工作場地上方帶電，吊車工作安全距離不夠，故現場采用手動液壓車借用主電纜溝蓋板通道運輸，對電纜溝的薄弱路段鋪設鋼板予以加強，保證冷控柜的運輸安全。

1.3 三相冷卻器轉接箱就位

將冷卻器轉接箱裝設在CC柜的同一平面內，既合理利用了原風機和油泵的電纜，又便于現場工作的開展，確保安全。

1.4 交流電源搭接

在BCC柜內的2路總電源空氣開關上端頭，將交流電源并接引入新的PLC冷控柜。

本項工作危險點預控措施的關鍵是：

（1）確認1號主變壓器冷卻器全停跳閘已改為信號狀態。

（2）用二次安防設備將BCC柜內的非電量回路（右側）和電流回路（左側）安全隔離。

（3）由運行人員配合拉路實現交流輪停，確認相序后再斷電轉接，轉接工作完成后再進行核相試驗，以確保PLC冷控柜電源與BCC柜內的電源同相位。

（4）臨時電源準備到位，做好冷卻系統因交流失電造成全停的事故預案。

1.5 遙信回路接入及調試

在主變壓器220kV側、本體及35kV側監控屏中拆除部分原冷卻器信號電纜，接入新的PLC冷控柜的相關信號線，完成當地和遠方信號名稱的更改；結合PLC冷控柜接臨時負載（三相異步電機）的調試工作，模擬PLC冷控柜內的各種故障報警，確認遠程報警準確及時，以確保后期將原冷控系統控制回路轉接到PLC冷控柜的過程中，冷卻器能隨時投入運行，同時在回路轉接至新冷控系統的全過程中，運行人員能有效監視運行狀態，以確保變壓器的安全運行。

本項工作危險點預控措施的關鍵是：

（1）對運行的220kV分合閘重動繼電器、35kV分合閘重動繼電器用二次保護裝置隔離罩進行有效隔離，對運行端子排采用端子排隔離帶進行隔離，如圖1所示。

圖1 監控屏后安全措施實施情況

（2）采用二次線纜芯防護端頭對線纜芯裸露的金屬部分進行絕緣隔離，有效防止人員誤碰和直流接地風險，如圖2所示。

1.6 冷卻器故障全停回路調整

1號主變壓器的RC1保護屏即差動保護、后備保護和非電量保護的集中控制屏為前開走入式柜體，工作時極易發生誤碰。為避免進入RC1保護屏內工作，本次工程采取的方案是在BCC柜內將原冷卻器故障全停跳閘、告警回路電纜芯線拆除后，直接并入新的冷卻器故障全停跳閘、告警回路電纜芯線。

圖2 壓接式二次線纜芯防護端頭

改造前，冷卻器故障全停跳閘回路是在BCC柜內用傳統的繼電器硬邏輯實現的。冷卻器故障全停跳閘回路由冷卻器故障全停啟動回路、檢測主變壓器負荷的過流繼電器及45 min延時繼電器接點以串聯接線方式完成，其中任何1個接點故障都有可能造成回路無法正常導通，其回路原理見圖3。

圖3 原1號主變壓器冷卻器故障全停跳閘回路

PLC冷控柜采用軟件方式，通過判斷外部油溫接點開入和主變壓器負荷電流大小，經軟件延時后產生冷卻器故障全停跳閘和告警接點。回路原理見圖4。

圖4 改造后主變壓器冷卻器故障全停跳閘邏輯

本項工作危險點預控的關鍵是：

（1）確認1號主變壓器冷卻器全停跳閘已改為信號狀態。

（2）用二次安防設備對BCC柜內的非電量回路（右側）和電流回路（左側）做好安全隔離。

1.7 風扇、油泵、油溫回路的轉接及調試

從CC柜內接出14路風扇電源、4路油泵電源和4對油泵接點，接入8對油溫啟動接點，并對以上回路進行調試。

本項工作危險點預控措施的關鍵是：

（1）確認1號主變壓器非電量保護已改為信號狀態。

（2）在CC柜內工作時,使用端子排隔離帶罩對非電量回路和其他帶電回路端子排做好屏蔽隔離防護。

（3）考慮到調試過程中存在油泵反轉造成油流計損壞的可能，油泵回路調試時要采取短時試驗方式確保油流方向正確，同時要注意油流接點的常開/常閉狀態，以便設備廠家做相應調整。

（4）可根據當日主變壓器的負荷和油溫情況選擇風扇、油泵電源的轉接方案。本工程實施時因當日負荷為40%，油溫為42℃，遠達不到啟動條件，現場采用將多路風扇電源一起轉接、集中調試的方案，大大加快了施工進度。

（5）油溫控制回路調試時，嚴禁采用撥動油溫計表針的方式來避免油溫高報警。

（6）晚間工作間斷期間，運行人員要加強對風扇的運行檢查，并關注油溫變化。

（7）非電量保護復役時，要對非電量投入壓板的電壓進行檢查。

2 改造效果

甌海變1號主變壓器冷控系統智能化改造后,主變壓器運行的可靠性和檢修的安全性大大提高，同時實現了冷控系統的智能化監控。

2.1 冷控系統與非電量保護分離

改造后的冷控系統在原BCC柜和CC柜旁分別增設了專門的PLC冷控柜和冷卻器轉接箱，從而實現了冷控回路與非冷控回路的完全分離，避免了檢修工作中的誤拆、誤碰風險。

2.2 冷控系統智能化

改造后的冷控系統以PLC為控制核心，模塊結構和軟件編程方式統一，規范了冷控系統的二次回路，大大減少分立電氣元件的數量，降低了系統故障概率，提高了變壓器運行的可靠性。

2.3 運行監測在線化

通過CAC和冷卻器集中監控平臺，可以將多臺變壓器的冷控系統運行信息進行動態圖像展示，實現了多臺變壓器冷控系統的集中監控。通過開展冷控系統的運行狀態在線監測，可及時發現設備缺陷，將當前數據和歷史數據進行綜合對比分析，能迅速對冷控系統的未來狀態進行分析和預測，防患于未然。同時還能為冷控系統的運行管理提供方便，為檢修提供可靠的依據，節約人力、物力，提高檢修效率和變壓器運行的管理水平。

2.4 符合反措要求

通過改造，在冷控系統中增加了油泵延時錯開啟動功能，符合《華東電網2010年上半年變壓器類設備專業工作會議紀要》的相關要求。

3 結語

甌海變1號主變壓器冷控系統不停電智能化改造的成功實施，為實現變壓器冷控系統的智能化監控和提高變壓器的運行可靠性發揮了重要作用，該項目實施過程中的經驗對后續的相關工程具有較強的指導意義。

[1]劉振亞.國家電網公司輸變電工程典型設計[M].北京：中國電力出版社，2008.