180 MW发电机励磁变压器冷却风机电气回路改进

周志成

（江苏华电仪征热电有限公司， 江苏 仪征 211400）

引言

发电机励磁系统通过可控硅将三相电源转化为发电机转子直流电源，形成发电机励磁磁场，通过励磁系统调节可控硅触发角，达到调节发电机端电压和无功的目的。而励磁变压器是一种专门为发电机励磁系统提供三相交流励磁电源的装置，通常接于发电机出口端或高压厂用母线，因发电机出口及高压厂用母线电压较高，励磁系统交流输入电压较低，故需一个实现电压转换的降压变压器，即励磁变压器。发电机励磁变压器正常工作，是励磁系统可靠运行的前提，也是保障发电机组安全、稳定、高效发电的关键。

为了保证发电机励磁系统具有很强的励磁能力，励磁变压器在额定工作条件下，功率因数偏低，可控桥的控制角偏大，从而使得换相角很小，导致励磁变压器低压侧谐波含量较一般的变压器高的多，这就导致变压器涡流损耗较大，运行中产生热量较多。因此励磁变压器冷却风机工作稳定与否直接影响励磁系统运行的可靠性，进而影响整个发电机组运行的可靠性。

1 存在问题

江苏华电仪征热电有限公司180 MW发电机励磁型式为自并励静态励磁，励磁变压器型号为ZLSCB-1800/6，为F绝缘干式三相变压器，采用Y/d-11接线，冷却方式为AN，即自然空气冷却；配备一台LD-BK10-380EFCA型温控器，A、B、C三相绕组高、低压侧各装有一台冷却风机，风机型号为GFSD 582-155，额定功率90 W，额定电流0.28 A，额定转速1 400 r/min，风量1 200 m3/h，风机出风口由绕组下部通过间隙吹向绕组上部，以达到对变压器散热的效果。风机电气回路如图1温控器接线图所示。

图1 温控器接线图

分析此励磁变压器冷却风机电气回路，发现存在以下两个问题：

第一，励磁变压器高、低压侧共6台冷却风机，其电源取自燃机MCC段抽屉开关，通过空开Q1控制，为单路电源供电方式，无备用电源。运行中该燃机MCC段抽屉开关若因故障跳闸后不能再次合闸，6台冷却风机将全部退出运行，并且短时间内无法恢复运行，导致变压器绕组和铁芯温度升高，绝缘水平降低，使用寿命缩短，严重者会影响发电机组出力，发生非计划停运或被迫停运事件。同时，此控制方式不符合《中国华电集团公司火电企业安全性综合评价（电气分册）》2016版中1.1.3.1条款“冷却风机应采用双路电源，具备双路切换功能”要求。第二，励磁变压器高、低压侧共6台冷却风机为并联运行方式，使用同一空气开关，运行中若任意一台冷却风机发生故障，如电机过载，就会使空开Q1跳闸。而Q1跳闸会导致6台冷却风机均退出运行，并且不能再次合闸，其余非故障风机无法恢复正常运行，导致变压器绕组和铁芯温度升高，绝缘水平降低，使用寿命缩短，严重者会影响发电机组出力，发生非计划停运或被迫停运事件。

2 改进措施

励磁变压器6台冷却风机仍采用并联运行方式，但从励磁系统电压等级和容量考虑将其分为两组：高压侧三台和低压侧三台，分别由空开QF3和QF4控制。这样可以改变原先使用同一空气开关的控制方式，如图2风机电源分配图所示，这样某台冷却风机故障，如电机过载，只会造成空开QF3和QF4其中一个跳闸，而不会影响另一个空开控制的三台风机的正常运行，避免了故障范围的扩大，有效地降低了励磁变压器冷却风机全停的概率。

图2 风机电源分配图

在励磁变压器冷却风机原只有一路工作电源的基础上，增加一路备用电源，取自燃机保安MCC段抽屉开关，并对原电气控制回路进行改进，如图3风机双路电源控制回路图所示。假设风机由燃机MCC段电源供电，燃机MCC段电源为工作电源，燃机保安MCC段电源为备用电源，当工作电源因故障跳闸后，延时中间继电器J1失电，其常闭触点延时闭合，交流接触器C1跳开，其常闭触点闭合，交流接触器C2线圈得电后吸合，风机切换至备用电源供电。同时，交流接触器C2常开触点闭合，电源指示灯HD2亮起，成功实现双路切换的功能，即冷却风机工作电源失电时，能够快速切换到备用电源供电，保证风机的正常连续运行。

图3 风机双路电源控制回路图

3 结语

江苏华电仪征热电有限公司180 MW发电机励磁变压器电气回路的改进，解决了风机无备用电源和任一风机故障会导致风机全停的问题，提高了励磁变压器工作的可靠性，保证了发电机组的安全稳定运行。该改进设计思路可以推广应用到其他相似励磁变压器或干式变压器冷却系统，对变压器生产厂家也具有一定的借鉴意义。