變壓器的銅損和鐵損消耗的能量絕大部分都轉化為熱量，造成了變壓器繞組及鐵芯溫度升高，而變壓器的絕緣壽命和溫度又密切相關，根據試驗得出，當平均溫度每升高10攝氏度時，油的劣化速度就會增加1.52倍。根據冷卻方式分類。目前電力系統運行中的變壓器以油浸自冷式、油浸風冷式及強迫油循環式三類為主。同樣環境下強迫油循環冷卻效果優于油浸風冷，油浸風冷冷卻效果優于油浸自冷。

大型變壓器為了提高容量、減少體積、重量和材料消耗大多會采用強迫油循環導向風冷方式，這種冷卻方式采用的是油泵導向強迫加速熱點油循環，經風冷散熱器使變壓器冷卻效果提高。按照《變壓器運行規程》的相關規定，為防止變壓器油劣化過速，上層油溫一般度，不宜經常超過85攝氏，多數變壓器因此設有過溫保護，當溫度達到設定值就會跳閘。一旦變壓器因油溫過高導致絕緣損壞事故或過溫跳閘，就會給系統的正常供電和安全運行帶來嚴重的影響，因此根據變壓器的容量及其重要程度，必須裝設良好且可靠的冷卻系統。

為了增強冷卻系統的可靠性進而提高變壓器的安全運行性能，往往采用多組冷卻器分別控制的設計方案，當某一組冷卻器故障時不影響其他冷卻器的運行，使得變壓器能夠最大程度上得到冷卻。分組的另外一個好處是運行檢修靈活，冷卻器一般分成4-12組，可以根據負荷即溫度來確定投入的組數，及低溫及低負荷時投入較少冷卻器，以免導致能源及冷卻器壽命的浪費，高溫及高負荷時投入較多組冷卻器及時降低主變溫度。

究竟需要投入多少臺冷卻器才能既滿足散熱需求又不至于造成能源浪費及冷卻器壽命減少，這要根據不同的廠家散熱器的性能而定，本文以某公司生產的OSFPS-750000/500變壓器為例，進行計算。根據廠家說明書要求，低負荷運行時可以停用部分冷卻器，在保持各繞組及油溫升不變的條件下，開啟冷卻器組數與允許負荷的關系有下列算式：

開啟n只冷卻器時變壓器允許的容量Sn’計算公式

Sn－變壓器的額定容量（kVA）

Pk’－開啟n只冷卻器允許的負載損耗，Pk’＝nP－P0

Pk－變壓器75℃時額定負載損耗

P－變壓器滿載運行時每只冷卻器的熱負荷，P＝（P0＋Pk）/N

P0－變壓器的空載損耗

N－冷卻器總數（不包括備用冷卻器）

根據變壓器的參數（N=7-1，P0=173.4kW，Pk＝1215.6kW，Sn＝750000kVA）

可以得到開啟冷卻器組數和對應允許容量的關系如下表：

啟動冷卻器臺數n	變壓器允許的容量Sn’	k＝Sn’/Sn
1	163970 kVA	0.219
2	366070 kVA	0.488
3	491050 kVA	0.655
4	590130 kVA	0.787
5	674810 kVA	0.900
6	750000 kVA	1.000

冷卻器的控制方式有手動和自動兩種，其中自動控制的冷卻回路又可分為電氣回路控制和可編程控制，目前在系統中運行的以電氣回路控制為主，但可編程控制的冷卻器會象微機保護一樣逐漸普及。下面，以該公司生產的OSFPS-750000/500變壓器配套冷卻器控制回路為例，分析其啟動回路并提出了改進意見。

冷卻器控制回路如下

 

冷卻器控制回路圖（局部）

一、 冷卻系統配置介紹：

該冷卻系統配置7組冷卻器，由電源切換回路，工作冷卻器輔助及備用冷卻器啟動回路，信號回路，冷卻器自動啟動及冷卻器全停跳閘啟動回路構成。

1、 冷卻器的分組，為了運行檢修靈活，冷卻系統配置7組冷卻器，可以根據負荷即溫度來確定投入的組數，及低溫及低負荷時投入較少冷卻器，高溫及高負荷時投入較多組冷卻器。

2、 冷卻器的工作方式，由于變壓器的負荷及溫度是不斷變化的，故當需要投入或停止冷卻器時應該自動進行，不需人為干預，這樣既減少了人員工作壓力，又避免了人為投入不及時導致主變溫度過高，或人為退出不及時導致能源及冷卻器壽命的浪費。故除了設置工作模式外，還設置了輔助1、輔助2工作模式，可以根據溫度及負荷啟動。

3、 為了防止工作冷卻器因各種故障停用，設置了備用工作模式，當任一工作中的冷卻器故障停用，都自動啟動備用冷卻器，來代替原有冷卻器的運行。

二、 冷卻器的幾種工作模式

1、冷卻器工作方式切換開關SC的接點位置表如下：

 

2、“停止0”模式

停止模式時，冷卻器工作方式切換開關SC所有接點均斷開，該組冷卻器退出運行。

3、“工作W”模式

如下圖所示，設置方式為“工作”的冷卻器（以第一組為例），其SC1接點1-2、3-4接通，KM1及KM11、KM12、KM13經Q1、QC1、SC1的接點3-4及其自身的熱繼電器常閉接點啟動，其中KM1為第一組冷卻器的潛油泵的接觸器，KM11、12、13為第一組冷卻器的三只風扇的接觸器，第一組冷卻器工作。

工作指示紅燈H1經QF8、KM1及KM11、KM12、KM13的常開接點，K01（油流繼電器）的常開接點、SC1接點3-4啟動，指示第一組工作正常。

4、“輔助A1”模式

如圖所示，設置方式為“輔助A1”的冷卻器（以第七組為例），其SC7接點5-6、7-8接通，KM7及KM71、KM72、KM73經其自身的熱繼電器常閉接點及Q7、QC7、SC7的接點7-8及K3啟動，其中KM7為第七組冷卻器的潛油泵的接觸器，KM71、72、73為第七組冷卻器的三只風扇的接觸器，當K3動作時，“輔助A1”冷卻器工作。

工作指示紅燈H7經QF8、KM7及KM71、KM72、KM73的常開接點，K07（油流繼電器）的常開接點、SC7接點7-8啟動，指示第七組冷卻器工作正常。

5、“輔助A2”模式

設置方式為“輔助A2”的冷卻器（仍以第七組為例），其SC7接點9-10、11-12接通，KM7及KM71、KM72、KM73經其自身的熱繼電器常閉接點及Q7、QC7、SC7的接點11-12及K4啟動，當K4動作時，“輔助A2”冷卻器工作。

6、“備用S”模式

如圖所示，設置方式為“備用S”的冷卻器（仍以第七組為例），其SC7接點13-14、15-16接通，KM7及KM71、KM72、KM73經其自身的熱繼電器常閉接點及Q7、QC7、SC7的接點15-16及K5啟動，當K5動作時，“備用S”冷卻器工作。

 

工作指示紅燈H7經QF8 KM7及KM71、KM72、KM73的常開接點，K07（油流繼電器）的常開接點啟動，指示第七組冷卻器工作正常。

三、 輔助冷卻器的啟動過程分析：

輔助冷卻器設置了兩組，分別為“輔助A1”和“輔助A2”，目的為根據不同的油溫和負荷自動啟動不同數量的冷卻器，由于溫度和負荷均參與輔助冷卻器的控制，故其動作過程比較復雜。

輔助啟動回路如下：

 

 

當油溫高于55度或負荷大于65％且油溫高于45度時，K03、K3動作，啟動“輔助1”冷卻器。當油溫當油溫低于45度時，K3自保持回路斷開，“輔助1”冷卻器退出運行。

當油溫大于65度時，K4、K03、K3動作，啟動“輔助1”“輔助2”冷卻器。當油溫低于55度且負荷小于65%時K4、K03返回，“輔助2”冷卻器退出運行。

當負荷大于85%且油溫高于45度時，K4、K03、K3動作，啟動“輔助1”“輔助2”冷卻器。當油溫低于55度且負荷小于65%時K4、K03返回，“輔助2”冷卻器退出運行。

當負荷大于85%且油溫低于45度時，K4、K03動作，啟動“輔助2”冷卻器。當油溫低于55度且負荷小于65%時K4、K03返回，“輔助2”冷卻器退出運行。

將負荷、溫度和啟動輔助冷卻器對應如下表，可以發現，隨著溫度和負荷的升高，輔助冷卻器投入數量也增多。而且溫度優先，剛好滿足了變壓器的冷卻需求。

負荷 溫度	負荷<65%	65%<負荷<85%	負荷>85％
溫度<45度	無	K03	K4、K03
45度<溫度<55度	K03	K03、K3	K4、K03、K3
55度<溫度<65度	K03、K3	K03、K3	K4、K03、K3
溫度>65度	K4、K03	K4、K03、 K3	K4、K03、 K3

四、 備用冷卻器的啟動過程分析：

當工作中的冷卻器（以第一組冷卻器為例）出現故障，如油泵回路缺相或短路，熱繼電器KH1動作，斷開接觸器KM1啟動回路，接觸器KM1返回，其常閉接點接通，交流220V電源經QF7、KT2、K5、SC1的1-2接點、KM1常閉接點、SC1的3-4接點構成回路，K5延時3秒動作，K5動作后啟動相應設置為“備用S”模式的冷卻器。風扇回路和油流繼電器的常閉接點均和該接點并聯，若油流繼電器或風扇接觸器返回，均同樣判斷為故障，啟動繼電器K5，進而啟動備用冷卻器。

故障冷卻器故障啟動備用冷卻器圖

當油溫或負荷啟動了輔助冷卻器（仍以第一組冷卻器設置為“輔助A1”為例）出現故障，如油泵回路缺相或短路，熱繼電器KH1動作，斷開接觸器KM1啟動回路，接觸器KM1返回，其常閉接點接通，交流220V電源經QF7、KT2、K5、SC1的5-6接點、KM1常閉接點、SC1的7-8接點構成回路，K5延時3秒動作，K5動作后啟動相應設置為“備用S”模式的冷卻器。風扇回路和油流繼電器的常閉接點均和該接點并聯，若油流繼電器或風扇接觸器返回，均同樣判斷為故障，啟動繼電器K5，進而啟動備用冷卻器。

 

K5動作后一組接點發“工作冷卻器故障”信號，以提醒值班人員注意。

當備用冷卻器出現故障時，交流220V電源經QF7、KT3、K6、SC1的13-14接點、KM1常閉接點、SC1的15-16、K5接點構成回路，K6延時3秒動作，發出“備用冷卻器故障”信號。

五、 輔助冷卻器的啟動回路不足與改進：

輔助冷卻器的按負荷啟動的繼電器KC1、KC2一般由保護屏提供，經過壓板控制后接入冷卻器控制箱，由于其為交流220V控制，對人員操作時的安全構成了嚴重威脅，同時由于交直流不能共用電纜，故需單獨敷設一根電纜造成了浪費，也擠占了通道。

 

由于冷卻器具備直流控制電源，故直流的取用非常方便，同時由于KC1KC2均經過KT1/KT01的延時，完全可以在不增加回路的復雜性及原件數量的條件下進行改進。即將延時繼電器的啟動回路接入直流控制，由時間繼電器的延時觸點接通交流控制回路，這樣就完成了從交流到直流的改造。同時由于直流的時間繼電器可以選擇數字型時間繼電器，計時精度也較交流型高得多。改進后的圖如下：

交流部分

直流部分

原KT1/KT01改為直流時間繼電器后用SJ1、SJ01表示，以示區分。LC+、LC-、QF11均為原有設備。

六、 各組冷卻器的工作模式設置：

根據廠家的要求，其中一組設置為“備用S”，另外"輔助A1”、“輔助A2”各設置一組，剩余4組可根據廠家的各冷卻器對應負荷表及當地氣候條件，啟動2到4組為“工作W模式”，若設兩組為工作，則令兩組冷卻器可分別放在“輔助1”、“輔助2”上，這樣既能保證變壓器冷卻效果又避免了浪費。需要注意的是部分變壓器廠家對冷卻器的對稱啟動有特殊要求，需根據要求進行對稱啟動。

來源：網絡