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创新论坛1绪论主变压器是变电站内的最为关键电气设备。
变压器在运行中由于铜损、铁损的存在而发热，它的温升直接影响到变压器绝缘材料的寿命、机械强度、负荷能力及使用年限。
为了降低温升，提高功率，保证变压器安全经济地运行，变压器必须进行冷却。
高压变压器最常用的冷却方式一般有三种：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷。
深圳地区110kV等级及以上变电站主变压器均属于大型变压器。
其中，110kV 站主要采用油浸式自冷，少部分采用油浸式风冷。
油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发。
而油浸风冷式是在油浸自冷式之外，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用风扇帮助冷却。
加装风扇后可使变压器的容量大幅增加。
深圳地区220kV及以上变电站主要采用强迫油循环（OFAF）的冷却方式。
当油温低的时候，主变的冷却方式为油浸自冷式。
当温度达到一定的时候，启动风机，则此时为油浸风冷式。
如此时温度继续升高达到一定值的时候，则启动强迫油循环风冷。
2强迫油循环风冷却系统2.1强迫油循环风冷冷却器冷却系统主要由热交换器、循环油泵、冷却风扇，及产生控制信号的负荷电流互感器、油温度计、线圈温度计、油流继电器和继电逻辑控制装置等组成[1]。
装置主要是用潜油泵推动油不断循环，使得油与冷却介质空气进行热交换的冷却系统。
它由冷却器本体、潜油泵、风扇电动机、导风筒、流速继电器、冷却器支架（或拉杆）、联管、活门及塞子、分控箱等组成。
冷却器为带有螺旋肋片的金属管，两端分别有一个集油室，金属管的端部在集油室的多孔板上。
由于冷却器本体具有多个回路；在集油室内焊接有隔板，以形成多个回路的油循环回路。
潜油泵安装在本体下方，导风筒安装在本体外侧，风扇电动机安装在风筒内，流速继电器安装在潜油泵出油端的联管上，假如油的流速低于定值，流速继电器可输出报警信号。
一般来说，每台变压器有一个总控制箱，每组变压器上的冷却器可以装分控制箱，可以控制油泵和风扇的自动投入或切除。
浅谈变压器强迫油循环风冷却器的智能变频控制发表时间：2018-11-11T11:57:50.547Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：王伟行[导读] 摘要：主变压器是变电站内的最为关键电气设备。
（保定多田冷却设备有限公司河北保定 071051）摘要：主变压器是变电站内的最为关键电气设备。
深圳地区电压等级高的变电站一般采用强迫油风冷循环（OFAF）的冷却方式。
过去使用的继电式控制方式存在着很多缺点：比如说控制回路复杂、功能可靠性比较差、设备故障率较高、运行维护工作量大等等；基于PLC设计的变压器冷却控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、功能强大、智能化等优点。
关键词：主变压器；冷却器；变频智能控制；分析1 强迫油循环风冷却器的运行要求在电力网上运行的变压器冷却方式一般有三种形式：（1）油浸自冷式；（2）油浸风冷式；（3）强油风冷式（分导向式和非导向式）。
强油风冷式一般在220kV以上变压器使用，是用冷却器的潜油泵把变压器内部热油从油箱上部抽出进入冷却器吹风冷却，冷却后的油从油箱下部打入绕组间，形成一个强迫油循环冷却的过程，而带有导向循环的方式增加了变压器绕组内部导向油道，将冷却后的油直接导向绕组的线段内，线段的热量可以很快带走，使绕组最热点温度迅速下降，提高绕组的温升限值（5K）。
强油风冷却器的运行要求：（1）当变压器投入时，能自动投入相应数量的工作冷却器；在变压器停止运行时，能自动切除全部运行的冷却器。
（2）当运行的变压器顶层油温（或绕组温度）或负载电流达到规定值时，能自动启动辅助冷却器。
（3）在运行中的冷却器发生故障时，能自动启动备用冷却器。
（4）各冷却器可用控制开关手柄位置来选择冷却器的工作状态（工作、辅助或备用）。
（5）整个冷却系统需接入两个独立的电源，可任意选一个为工作电源，另一个为备用电源。
（6）油泵电机和风扇电机设有过负载、短路或断相的运行保护。
冷却器系统在运行中发生故障时，能发出事故信号。
强迫油循环风冷变压器“冷却器全停”故障的分析与处理【摘要】大型变压器在高压电网运行中最重要的设备之一，而大型变压器大多采用强油循环风冷方式，其冷却系统的可靠运行的直接关系到变压器的使用寿命及运行安全，本文主要阐述了强油风冷变压器冷却系统的控制回路，通过其常见故障情况，介绍了电力变压器强油风冷全停原因及处理方法，并对强油风冷变压器风冷控制原理作了分析，希望可以在提高风冷系统运行可靠性、降低故障率的运行工作中，起到一定作用。
【关键词】强迫油循环；变压器；风冷；处理；冷却系统；故障；分析0.前言大型变压器的冷却系统主要由箱体、油枕、散热管等部分组成。
常见的冷却方式有强迫油循环风冷（OFAF）和强迫油循环水冷（OFWF）两种。
箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里，流动的变压器油可以帮助绕组与铁芯散热，冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，利用风扇吹风或循环水作冷却降温，再利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。
在负荷和环境温度不变的情况下，强油风冷变压器运行中一旦发生“冷却器全停”，油温会急剧上升，将对变压器内部绝缘材料造成很大威胁，可能造成绝缘老化、击穿。
如果处理不及时或者处理不当，会造成变压器损坏及更大电网事故。
因此规程规定，当强油风冷变压器风冷全停，在额定负载下运行20分钟。
20分钟后顶层油温未达到75℃，则继续运行到顶层油温达到75℃。
但是切除全部负荷到的最长时间在任何情况下不得超过1小时。
因此做好冷却系统的运行维护、技术改造和反事故措施是非常重要的一项工作。
1.“冷却器全停”故障的原因分析当工作的一组冷却器或辅助冷却器发生故障时，置备用位置的冷却器自动投入运行，并发出备用冷却器投入信号，不会降低变压器的冷却效果，对变压器的整体运行不会造成危害。
对变压器危害最大的是冷却器全停。
下面介绍下“冷却器全停”信号的原理。
（1）“冷却器全停”，“工作电源I故障（或工作电源II故障）”两个信号发出。
主变压器强迫油循环风冷控制回路改进
华北油田任东220kV变电所1#、2#主变压器采用强迫油循环风冷方式，因原风机控制设备元器件老化严重、故障频发，所以对这两台主变压器的冷却控制设备进行升级改造，采用XKWFP-15型控制系统替换原设备。
安装完毕，在进行调试、传动试验时，我们发现该型产品电源的自动控制回路存在一个很大的缺陷：冷却系统采用双路电源供电，通过转换开关SAM1可任选一路为工作或备用，不论将转换开关置Ⅰ工作或Ⅱ工作位置，当备用电源出现断相或失电，工作电源奇怪的被切断，致使冷却器失去电源而全部停止运行。
各位同行都知道，当主变压器冷却器全停时，若不及时发现处理，变压器各侧断路器就会延时跳闸。
可见这个缺陷影响冷却系统的可靠性，甚至威胁电网的安全稳定运行，必须分析原因并加以完善。
1、工作原理简述及缺陷原因分析
图1为电源自动控制回路部分，若两路电源都正常，接触器K1、K2线圈带电吸合，断相保护继电器KX1和KX2不动作，接触器K7不动作。
当将转换开关SAM1置I位，即电源I工作电源Ⅱ备用，电源ISAM1③～④触点K1动合触点K7动断触点KMM2动断触点K5动断触点(因其线圈与本文无关，未画出)KMM1线圈带电吸合，投入电源I。
如果电源I出现故障，电源Ⅱ正常，断相保护继电器KX1动作，K7动作，KMM1线圈失电，切断电源I。
同时，电源IISAM1⑤～⑥触点K7动合触点或K1动断触点KMM1动断触点K5动断触点KMM2线圈带电吸合，投入电源II。
但如果电源I工作过程中，备用电源II出现断相或失电，断相保护继电器KX2动作，K7动作，致使KMM1线圈失电，切断电源I，造成主变冷却器全。
强迫油循环风冷变压器冷却系统控制回路优化发表时间：2016-06-19T15:27:57.870Z 来源：《电力设备》2016年第6期作者：张俊霞[导读] 通过对大唐韩城第二发电有限责任公司二期2×600MW机组强迫油循环风冷变压器冷却系统控制回路运行情况分析。
（大唐韩城第二发电有限责任公司）摘要：通过对大唐韩城第二发电有限责任公司二期2×600MW机组强迫油循环风冷变压器冷却系统控制回路运行情况分析，找出了冷却系统中冷却器电源自动投入控制回路存在的问题及按变压器油温、负荷启动误报冷却器故障的问题。
创新性地改进了按变压器油温、负荷启动风机回路，解决了运行过程中冷却器故障误报信号问题；分析了冷却系统中冷却器电源自动投入控制回路存在的问题，提出了强迫油循环风冷变压器在事故或正常停机时回路改造及运行建议，降低变压器油的劣化速度延长变压器使用寿命。
1、大唐韩城第二发电有限责任公司二期强迫油循环风冷变压器冷却系统控制回路简介大唐韩城第二发电有限责任公司二期2×600MW机组机组主变压器变压器为常州东芝变压器有限公司生产的户外型、油浸单相单体式、强油风冷变压器，容量为240MVA高压侧电压等级330KV，其冷却系统控制回路为常州东芝变压器有限公司配套生产的强油风冷却器控制系统。
改造前变压器冷却系统控制回路如下。
图1：冷却器电源自动投入控制回路1图2：冷却器电源自动投入控制回路2 2、存在问题及原因分析2.1存在问题2.1.1冷却器电源自动投入控制回路存在问题如上图1、2冷却器电源自动投入控制回路：冷却器电源自动投入开关投入，330KV开关合闸时（发电机变压器组出口开关），其常闭接点打开，继电器K线圈失磁。
继电器K常闭接点沟通主变压器冷却系统电源I、II回路，，主变压器冷却系统电源依据电源投入开关投入情况自动为冷却风机、油泵及控制回路供电，该回路正确，工作正常。
但当330KV开关因事故或正常停机断开时，其常闭接点闭合继电器K线圈励磁，，其常闭接打开，断开主变压器冷却系统电源I、II回路，风机、油泵、控制回路失电。
河北工业大学硕士学位论文大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计姓名：李冬梅申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：毛一之2010-12河北工业大学硕士学位论文大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计摘要电力变压器作为电力系统和广大企业用户广泛应用的电气设备，在联络电网，电力的输送、分配和使用过程中发挥着核心关键作用，而变压器风冷控制系统则是保证其安全正常运行的重要部分。
传统的变压器风冷装置，由于控制系统主要由机械触点逻辑电路实现，安全隐患多，自动化程度低，不能适应当今无人值守变电站的需要，因此新的控制系统的设计方案势在必行。
本文针对传统变压器风冷控制系统存在的控制回路复杂、可靠性低、风机的保护方式简单、控制误差大、故障率高、维护工作量大、无法实现远程通讯等问题，经过多方面的技术分析和调研，设计开发了以单片机为核心的变压器风冷控制系统，该系统充分利用软件资源，在保证控制系统可靠性的基础上尽量简化装置的硬件电路，彻底摒弃继电器逻辑处理方式，完善了变压器风冷控制系统的功能。
系统以变压器顶层油温及负荷等参数作为被控量，采用具有延迟裕度的投、切温度阈值的控制策略和按风机累计运行时间自动均衡投切风机的控制方法来实现风机的自动控制。
另外，主回路选用无触点交流固态继电器代替交流接触器控制风冷装置的投切。
固态继电器关断速度快，避免因触点烧坏而导致风机停运。
该系统可克服传统变压器风冷控制系统逻辑控制功能低下、不便扩展、易发生接触不良等弊端，其功能完善、易于扩展、便于维护、运行安全可靠，实现了风冷控制系统的自动化控制，是传统变压器风冷控制系统的理想替代产品，具有工程应用价值。
关键词: 变压器，单片机，风冷系统，自动控制i大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计iiDESIGN ON AIR COOLING CONTROL SYSTEM OF LARGE FORCED-OIL TRANSFORMERABSTRACTAs electrical equipment, power transformer is widely used in power systems and enterpriseusers. It contacts network, converts the power supply network voltage to voltage that electrical equipments or devices can use directly and plays a key role in power transmission, distribution and use process. Transformer cooling control system is an important part to ensure its safety of normal operation. The traditional transformer cooling control system, due to the control system consisting of logic circuit of mechanical contacts,high security hidden hazards, low automatization, cannot adapt to the needs of today's unattended substation, so the new control system design is imperative. For the existing transformer cooling control system has many shortcomings, such as the complicated system control circuit, the low reliability, protection methods of fan being so simple, large control error, high fault rate, massive maintenance work and no method to realize remote communication, this paper develops a novel intelligent transformer cooling control system based on the center of microprocessor through all-round technology analysis and research. This system has full use of software resources, while ensuring the reliability of control system based on the hardware circuit as simply device , completely abandon the relay logic approach, improved the function transformer cooling control system. Transformer top oil temperature and system load and other parameters as the amount charged, by a margin of the vote delay, cutting the temperature threshold of the control strategies and the cumulative time fan automatically balanced by switching the fans control method to achieve automatic control of fans.河北工业大学硕士学位论文In addition, the main circuit uses non-contract AC solid-state relay (SSR) to control fans’ input and cut off instead of A.C. contactor. SSR has high switching off speed avoiding contract burned to shut down fans. This system can overcome the defects of traditional transformer cooling control system, such as logic control dysfunction, inconvenience expansion, poor contact and so prone to abuse. As its comprehensive functions, easy expansion, easy maintenance, safe and reliable operation, it achieves automatic control of air cooling system. So it is the ideal alternative of traditional transformer cooling control system with engineering applications value.KEY WORDS: transformer, single-chip microcomputer, air-cooled system, automatic controliii河北工业大学硕士学位论文第一章 绪论§1-1选题的背景及其意义电力变压器作为电力系统和广大企业用户广泛应用的电气设备，在联络电网，电力的输送、分配和使用过程中发挥着核心关键作用；电力变压器在能量转换过程中的效率非常高，现在运行的电力变压器效率一般都在99%以上，但由于它应用于国计民生的各个领域，遍布城乡各个角落，数量巨多，容量巨大，本身又不是做功和能量消耗的主体，只是变化电能的参数，因此运行过程中能量损耗也就非常可观。
目前不管是安装在发电厂还是运行在变电站的大型变压器，其运行中所带负荷随时都在发生变化，尤其是发电厂的升压变压器在调峰运行时，每日所带负荷都在50%～100%之间多次变化，这使得变压器的损耗也随之发生变化，从而造成油温的不断变化；另外，不管是一年四季环境气温的变化，还是每天昼夜气温的变化，也都造成了油温的变化，变压器油温的频繁和大幅度变化，将对其安全、经济运行和使用寿命产生较大的影响，因此要给大型变压器配备强迫油循环风冷设备。
风冷设备的投切控制与保护一直是变压器制造厂和用户共同关注的问题。
目前我国大型电力变压器的风冷装置配置情况是：根据容量的大小，配置数组风冷装置，每组风冷装置由一台油泵和三到四台风机组成。
运行时一般要求一台备用(风机故障时可自动投入运行)，一台辅助(负荷电流大于70 Ie，或上层油温高于某一定值时自动投入运行)，其余所有冷却器在变压器投入运行时全部投入[1,3]。
此配置不能根据油温的变化实时调整冷却器投入组数，有不足之处。
目前国内对大型变压器强迫油循环风冷设备的控制与保护仍采用的是机电逻辑方式回路实现的，由于其逻辑电路是由各种接触器、热继电器及保险丝等器件组成的，所以在其运行过程中存在很多缺陷，如：潜油泵及冷却器风机的主回路驱动采用的是接触器，因而机械触点多，电路组成复杂，故障率高；电动机的保护方式是保险丝加热继电器，仅能对电动机提供短路及过载（缺相）保护，无法进行故障预测；控制系统采用继电器逻辑控制，自动化程度低。
基于这些原因，使得变压器在运行中可靠性降低，运行维护工作量加大。
随着电网近年来的快速发展，智能化程度的提高，无人值守变电站正在不断增多，又由于大型变压器本身价值较高，损坏后造成的影响较大，因而要求变压器风冷系统的可靠性提高并能对温度进行远距离监视，实现智能化控制[2]，而传统的风冷控制系统是不能完成的；为了克服这些缺点和不足，保证电网的安全稳定运行，保证重要设备的安全及广大用户的可靠用电，对大型变压器传统风冷控制系统进行改进是非常迫切和必要的[4-6]。
单片机又称单片微型计算机，最早应用于工业控制领域，具有适应性强、可靠性高、抗干扰能力1大型变压器强迫油循环风冷自动控制系统设计强、功能强大、智能化、在线时间长、编程简单等优点。
