楊 奇，羅 敏

(1.山西潞光發(fā)電有限公司，山西 長(zhǎng)治 046699；2.京能集團(tuán)山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046021)

0 引言

近年來電力系統(tǒng)快速發(fā)展，發(fā)電機(jī)單機(jī)容量從300 MW，600 MW增長(zhǎng)到1 000 MW，勵(lì)磁系統(tǒng)給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)子在原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割發(fā)電機(jī)定子繞組，定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為電力系統(tǒng)提供電能，因此勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)電廠尤為重要。勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)輕則造成機(jī)組停運(yùn)，重則會(huì)造成設(shè)備損壞，因此對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的技術(shù)要求。勵(lì)磁系統(tǒng)用變壓器(以下簡(jiǎn)稱勵(lì)磁變)作為勵(lì)磁系統(tǒng)的重要組成部分，其配套電流互感器及二次回路、溫控器、風(fēng)機(jī)故障時(shí)都會(huì)直接或間接造成勵(lì)磁系統(tǒng)故障。在勵(lì)磁變選型時(shí)通常對(duì)變壓器本體提出技術(shù)要求而忽略對(duì)配套附屬設(shè)備的要求，配套附屬設(shè)備因制造廠家不同質(zhì)量參差不齊，針對(duì)幾例勵(lì)磁變附屬設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，對(duì)勵(lì)磁變附屬設(shè)備設(shè)計(jì)選型提出了建議。

1 電流互感器及其二次回路

電流互感器的安裝環(huán)境溫度、海拔高度、震動(dòng)或地顫需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 20840.1《互感器 第1部分：通用技術(shù)條件》的規(guī)定，實(shí)際使用條件不滿足要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件設(shè)計(jì)。電流互感器的連續(xù)熱電流、短時(shí)熱電流、額定動(dòng)穩(wěn)定電流應(yīng)滿足勵(lì)磁變短路電流計(jì)算得出的最大負(fù)荷電流和短路電流工況的要求。電流互感器一次電壓、一次電流及二次參數(shù)等的選取應(yīng)滿足DL/T 866—2015《電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算規(guī)程》的要求。

勵(lì)磁變多選用空氣冷卻環(huán)氧樹脂干式變壓器且處于封閉殼體內(nèi)，絕緣等級(jí)無論選用F還是H，實(shí)際運(yùn)行中勵(lì)磁變均處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)某電廠F級(jí)絕緣勵(lì)磁變95 ℃啟動(dòng)風(fēng)扇、75 ℃停止風(fēng)扇的設(shè)定值，勵(lì)磁變繞組及鐵芯正常運(yùn)行中溫度為80～90 ℃。因此勵(lì)磁變配套的互感器、二次回路設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)充分考慮勵(lì)磁變殼體內(nèi)的實(shí)際溫度。

某火電廠勵(lì)磁變電流互感器二次電纜從接線端子引出后沿勵(lì)磁變鐵芯上表面穿PVC管布置，至保護(hù)測(cè)控裝置的端子排直接安裝在勵(lì)磁變底部支架冷卻風(fēng)機(jī)旁。機(jī)組停運(yùn)時(shí)維護(hù)人員對(duì)二次回路常規(guī)檢查中發(fā)現(xiàn)電纜絕緣老化嚴(yán)重，電纜表面絕緣呈開裂狀，存在嚴(yán)重的安全隱患。另一火電廠勵(lì)磁變電流互感器二次接線端子朝向鐵芯處，引出二次電纜距離鐵芯約2 cm，存在同樣的安全隱患。參考文獻(xiàn)[2]勵(lì)磁變低壓側(cè)電流互感器二次電纜用尼龍?jiān)鷰Ы壴猃堅(jiān)鷰軣崂匣瘮嗔?，電纜松動(dòng)與勵(lì)磁變高壓側(cè)繞組接觸，高壓繞組對(duì)二次電纜鎧裝放電，造成勵(lì)磁變高壓繞組一相接地，引發(fā)發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作。

綜合上述情況，應(yīng)在勵(lì)磁變低壓側(cè)殼體外部裝設(shè)電流互感器端子箱，以將互感器二次電流經(jīng)端子箱引接至保護(hù)測(cè)控裝置?；ジ衅鞫谓泳€端子應(yīng)布置在遠(yuǎn)離鐵芯一側(cè)，二次布線應(yīng)與鐵芯、高低壓繞組及引出銅排保持一定的安全距離，二次布線宜使用穿管固定，防止振動(dòng)或者綁扎帶斷裂等原因造成二次電纜晃動(dòng)。互感器二次電纜應(yīng)采用耐高溫型，對(duì)F級(jí)絕緣變壓器電纜耐高溫特性不應(yīng)低于155 ℃，對(duì)H級(jí)絕緣變壓器電纜耐高溫特性不應(yīng)低于180 ℃，綁扎帶也應(yīng)使用耐高溫型。

2 溫控器及冷卻風(fēng)機(jī)

隨著電力設(shè)備制造技術(shù)的不斷發(fā)展，勵(lì)磁變本體的運(yùn)行可靠性已大大提高，但溫控器、冷卻風(fēng)機(jī)故障時(shí)同樣會(huì)影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。某火電廠勵(lì)磁變溫控器采用內(nèi)嵌方式安裝于殼體表面，不能在線更換，勵(lì)磁變運(yùn)行中溫控器故障不能根據(jù)勵(lì)磁變本體溫度啟停風(fēng)扇。此外該火電廠勵(lì)磁變也發(fā)生過冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行中故障無法更換導(dǎo)致勵(lì)磁變超溫的事件。根據(jù)文獻(xiàn)[3-4]得出溫控器、風(fēng)機(jī)回路設(shè)計(jì)不當(dāng)同樣會(huì)影響勵(lì)磁變的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 溫控器設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

溫控器宜采用外掛于殼體外部方式安裝，除溫度探頭故障外溫控器其余部件均能在線更換，防止溫控器故障無法修復(fù)時(shí)致使變壓器冷卻系統(tǒng)失控。溫控器具有失電告警功能，在變壓器超溫、裝置故障、裝置失電時(shí)都能發(fā)送信號(hào)至遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)。溫控器能根據(jù)每相繞組及鐵芯的溫度單獨(dú)控制該組風(fēng)扇啟停，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的分路控制，對(duì)外回路接線如圖1所示。

圖1 溫控器對(duì)外回路接線示意

2.2 冷卻風(fēng)機(jī)回路設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

各冷卻風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行并使用獨(dú)立的電源空開，電源空開配置故障跳閘輔助接點(diǎn)，各輔助接點(diǎn)并聯(lián)后接至遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)，以便運(yùn)行人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)機(jī)故障跳閘。每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置獨(dú)立的自動(dòng)/手動(dòng)控制旋鈕，冷卻風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟?？刂苹芈放涮捉尤霚乜仄骺刂骑L(fēng)扇輸出回路，選擇自動(dòng)方式時(shí)風(fēng)機(jī)隨溫控器溫度自動(dòng)啟停，選擇手動(dòng)方式時(shí)無論溫控器溫度是否超過設(shè)定值風(fēng)機(jī)均能啟動(dòng)，以方便風(fēng)機(jī)試運(yùn)或特殊情況下手動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。冷卻風(fēng)機(jī)接線如圖2所示。

圖2 冷卻風(fēng)機(jī)接線示意

2.3 冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

冷卻風(fēng)機(jī)通常采用橫吹式，安裝于勵(lì)磁變底部，出風(fēng)口由繞組下部通過間隙吹向繞組上部，以達(dá)到對(duì)勵(lì)磁變散熱的效果，每相繞組至少裝設(shè)兩臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)能滿足勵(lì)磁變散熱要求。為防止冷卻風(fēng)機(jī)故障不能在線檢修更換導(dǎo)致變壓器超溫，可采用文獻(xiàn)[3-4]所提出的增加備用風(fēng)機(jī)，但需要考慮勵(lì)磁變內(nèi)是否有可利用的空間，尤其對(duì)于三相一體式勵(lì)磁變?cè)黾觽溆美鋮s風(fēng)機(jī)空間較為緊湊。

冷卻風(fēng)機(jī)一般安裝于變壓器底部高低壓兩側(cè)，可考慮將冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為抽屜式：在勵(lì)磁變殼體外開孔洞，利用角鋼等制作可拉伸式軌道，正常運(yùn)行時(shí)將風(fēng)機(jī)抽屜用螺絲固定封堵，風(fēng)機(jī)檢查或故障更換時(shí)將風(fēng)機(jī)抽屜抽出，接線端子布置在便于拆接線的空間。此種設(shè)計(jì)可不考慮勵(lì)磁變殼體內(nèi)空間問題，同時(shí)有效解決風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致勵(lì)磁變超溫的問題，但要特別注意風(fēng)機(jī)距帶電部分的安全距離，防止在線更換風(fēng)機(jī)時(shí)造成檢修人員觸電。

3 結(jié)束語(yǔ)

勵(lì)磁系統(tǒng)作為機(jī)組的重要組成部分，其勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁整流柜均為冗余設(shè)計(jì)，但考慮勵(lì)磁變運(yùn)行的可靠性，一般只配置一臺(tái)。根據(jù)上文所述生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，勵(lì)磁變配套用電流互感器、溫控器、冷卻風(fēng)機(jī)等故障時(shí)均會(huì)不同程度影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行甚至直接導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

文中從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生的問題出發(fā)，對(duì)電流互感器及二次回路、溫控器、冷卻風(fēng)機(jī)及控制回路的設(shè)計(jì)選型提出了相應(yīng)的建議，可供同行參考。