500 k V變電站主變壓器風冷裝置跳閘的原因分析及處理

李洪偉,祖樹濤

(國網河北省電力公司檢修分公司,石家莊 050071)

500 k V變電站主變壓器風冷裝置跳閘的原因分析及處理

李洪偉,祖樹濤

(國網河北省電力公司檢修分公司,石家莊 050071)

對一起500 k V變電站主變壓器風冷裝置跳閘故障進行分析,認為控制回路絕緣降低是風冷裝置跳閘的主要原因,提出相關的處理措施及防范建議。

變壓器;風冷裝置;控制回路;電纜絕緣

風冷裝置是為了降低變壓器油溫,防止變壓器長期處于高溫狀態,造成絕緣老化。通過對變壓器故障檢修和維護量進行調查統計,可看出在正常運行時,變壓器本身的故障率較低,90%的故障發生在風冷控制回路,最嚴重的故障可使變壓器減負荷和停運,如果風冷裝置全停,甚至會導致變壓器因溫度過高而燒毀[15]。每年7、8月份,我國北方高溫多雨,變壓器負荷較大,風冷裝置的可靠運行直接關系到變壓器的安全、穩定運行。以下介紹一起500 k V變電站主變壓器風冷裝置由于控制回路絕緣降低導致跳閘的故障。

1 概述

某500 k V變電站2號主變壓器的型號為0DFPSZ-250000/500,冷卻方式為ODAF/ONAF/ ONAN(100%/80%/60%),為強油風冷自耦變壓器,采用XKWFP-21/10+4型風冷控制箱,于2008年10月投運。該風冷控制箱為戶外強迫油循環風冷裝置,最多支持10臺風扇電機,4臺油泵電機運行,其主要部件包括:電磁式交流繼電器、組合開關、交流接觸器、熱偶和溫控器等。

2013年7月6日08:51,2號主變壓器風冷W相監控機報“W相啟動及加熱電源故障”,W相風冷控制箱內“啟動電源”小開關跳開,“啟動及加熱電源故障”告警燈亮。2013年7月19日09:51,2號主變壓器風冷W相再次報同樣故障。U、V相分別于2013年7月22日09:49和2013年7月24日20:14發生同樣故障。

2 故障情況介紹

變壓器風冷裝置發生故障的原因主要有:電源故障,繼電器元件老化,風機、油泵及油流繼電器損壞,控制回路斷線、短路等。

2013年7月6日,現場檢查風冷控制箱QM2斷路器(型號為C65N(C)-17871/SD,最大斷開電流為6 A)處于斷開狀態,懷疑該斷路器有問題,更換QM2,投上后沒有再發故障信號。2013年7月19日,第2次處理故障時,發現W相北側溫度計進水,對此溫度計進行了更換。2013年7月22日,U相再次出現此故障也更換了QM2。2013年7月25日,對V相風冷跳閘故障進行檢查。由于三相風冷裝置相繼出現相同故障,判斷故障應該在風冷控制回路的公共節點上。在現場重點檢查了風冷控制箱至主變壓器端子箱、主變壓器端子箱至保護屏,以及主變壓器端子箱至主變壓器本體端子箱之間的回路。回路接線示意見圖1。

經過絕緣測量發現,主變壓器端子箱至保護屏的19-1611電纜提供電源的三根芯線絕緣不合格,其他回路電纜絕緣都無問題。對19-1611電纜的備用芯也進行了絕緣測量,同樣發現絕緣很低,由此判斷此電纜進水受潮,造成風冷控制回路短路接地。由于19-1611電纜備用芯也無法使用,現場對19-1611電纜的三根芯線19A-1611、19B-1611、19C -1611進行了拆除、隔離。由于端子箱至保護屏提供電源的第1回路19-1511電纜絕緣無問題,可以保證2號主變壓器三相風冷裝置按負荷正常啟動。

圖1 控制回路接線示意

3 故障原因分析

該變電站2號主變壓器的冷卻方式為ODAF/ ONAF/ONAN(100%/80%/60%),即在60%額定負荷下主變壓器處于自然冷卻(ONAN),60%～80%額定負荷下風扇啟動(ONAF),80%～100%額定負荷下風扇、油泵均啟動(ODAF)。此次故障就是因為按負荷啟動回路中的電纜進水引起的控制回路故障。故障點在風冷控制回路的位置如圖2、3所示。

圖2 QM2在控制回路中的位置

圖3 QM2的控制線路

從圖2、圖3上可以看出,跳閘斷路器QM2是風冷電源啟動開關,當控制回路電流異常增大時會自動斷開,風冷裝置將無法運行。19-1161電纜和19-1151電纜是并接關系,其進水受潮,絕緣降低,會造成風冷裝置按負荷啟動控制回路上口短路接地。故障等效電路見圖4。

圖4 故障等效電路

由于R1、R2為并聯關系,總電阻R=R1*R2/ (R1+R2),控制回路總電阻將減少,總電流增大,當總電流大于斷路器的保護電流時,就造成QM2跳閘。隨著電纜進水情況的加重,絕緣將進一步降低,當R2=0Ω時,風冷啟動控制回路將被完全短路,風冷裝置將無法啟動,造成三相全停故障。

故障處理時,前2次QM2跳閘,懷疑QM2老化進行了更換。當時控制回路絕緣有一定的恢復,更換后并沒有馬上跳閘。隨著時間的積累,電纜進水受潮嚴重,造成了風冷裝置三相跳閘。因此,控制回路絕緣降低是2號主變壓器風冷裝置跳閘的真正原因。

4 故障的處理措施及防范建議

針對此次故障,為保證風冷裝置按負荷啟動2路電源供電的可靠性,2013年7月28日更換了19 -1611電纜,更換后風冷裝置運行正常,沒有再次出現上述故障。為避免類似故障的發生,有針對性的提出以下防范建議:

a.在多雨季節,加強控制回路絕緣監視,電纜溝的檢查,防止電纜溝出現積水現象。

b.加強對風冷控制箱以及本體儀表的密封性檢查,做到防水、防潮,避免因控制回路進水受潮而導致風冷故障。

c.排查風冷裝置的元件和接線,對易老化的元件和接線及時進行更換,對松動節點進行緊固。

d.做好風冷裝置備品備件的儲備,尤其對運行時間較長的設備,備件的數量應充足。

5 結束語

電力變壓器是電力系統中主要電氣設備之一,其可靠運行直接關系到電網的安全。風冷裝置是保證變壓器安全穩定運行重要的輔助設備。由于受到各種因素的影響,風冷裝置可能出現異常狀況或設備故障,因此,在日常的工作中,有必要做好風冷裝置的運行維護、技術改造,并制定反事故措施,以避免出現變壓器溫度過高的情況,保證變壓器的安全可靠運行。

[1] 羅 宇,朱鐵軍,秦江偉.220 k V變電站強迫油風冷控制系統異常原因分析與改進[J].重慶電力高等專科學校學報,2012, 17(6):6870.

[2] 周多思,劉春艷,唐海浪.強迫油循環變壓器冷卻電源全停故障分析[J].湖南電力,2012,32(6):49-50,53.

[3] 李紀昌,陳 浩,張 毅,等.500 k V變電站主變風冷全停保護誤動故障分析及防范措施[J].電工技術,2012(4):56.

[4] 安 勇,劉雪寒,趙劍鋒.一起強油循環風冷變壓器的冷卻回路故障分析[J].電力安全技術,2012,14(9):40-41.

[5] 趙玉會.一起風冷系統問題引起主變跳閘事件分析[J].機械與自動化,2013(4):97.

本文責任編輯:齊勝濤

Cause Analysis and Treatment on 500 kV Substation Main Transformer Air-cooled Device Tripping

This paper introduces a 500 k V substation main transformer air cooling device failure,analyzes and considers that the main reason of the air-cooled unit tripped is the reduced control loop insulation,and proposes measures to deal with failure and prevention recommendations.

transformer;air-cooled device;control loop;cable insulation

TM412

B

1001-9898(2014)02-0037-03

2013-10-24

李洪偉(1981-),男,工程師,主要從事變壓器、避雷器、電容器等設備的檢修和維護工作。