變壓器冷卻系統(tǒng)控制及常見故障

胡偉東

摘要： 通過實(shí)例分析了變壓器冷卻系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)原理； 針對變壓器冷卻系統(tǒng)控制回路常見故障， 提出了故障點(diǎn)查找及處理措施。

關(guān)鍵詞： 變壓器； 冷卻系統(tǒng)； 故障； 分析； 措施

變壓器是變電站的核心設(shè)備，肩負(fù)這電能轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，是變電運(yùn)行部門必須關(guān)注的重要設(shè)備。變壓器在完成能量與電壓轉(zhuǎn)換的過程中，存在著一定的能量損耗，使得鐵心、繞組等內(nèi)部部件產(chǎn)生大量熱能，從而使變壓器油溫上升。因此，在變壓器運(yùn)行時，必須將其損耗產(chǎn)生的熱能及時交換出去，保證變壓器運(yùn)行的上層油溫、繞組溫度在允許的范圍內(nèi)，否則，變壓器的壽命就會大大降低，甚至出現(xiàn)絕緣過熱、老化，以至絕緣擊穿。

變壓器的冷卻系統(tǒng)是變壓器日常巡視維護(hù)項(xiàng)目之一，冷卻系統(tǒng)必須具備雙電源供電，并要求定期進(jìn)行電源輪換試驗(yàn)，確保雙電源自動切換的可靠性。以下就500kV茅湖站#3主變?yōu)槔瑢?00kV茅湖站#3主變冷卻系統(tǒng)控制及常見故障進(jìn)行分析探討。

一、500kV茅湖站#3主變的相關(guān)信息

500kV茅湖站#3主變?yōu)橹貞cABB變壓器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的型號為ODFS-250000/525/ ，其冷卻方式為ONAN/ONAF。

二、#3主變冷卻裝置設(shè)計(jì)原理

1、雙電源控制電路

冷卻裝置兩路電源分別由站用電系統(tǒng)380V兩段母線供電至#3主變匯控箱（如圖1）。設(shè)計(jì)要求冷卻裝置兩路電源應(yīng)互為備用，任一路電源消失，另一路電源應(yīng)自動投入，保證主變冷卻裝置電源的可靠性。

正常情況下，圖2中Q3、Q4合上位置，S30選擇開關(guān)定期進(jìn)行電源輪換，如S30選擇開關(guān)置于“電源1”位置，K40.1、K50.1繼電器動作，K50.1、K40.1繼電器常閉輔助觸點(diǎn)斷開“電源2”控制回路，K40.2繼電器處于復(fù)歸狀態(tài)，K40.2繼電器常閉觸點(diǎn)閉合狀態(tài)。此時，圖1中K40.1常開觸點(diǎn)閉合，K40.2常開觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_，冷卻系統(tǒng)由“電源1”供電。

如果發(fā)生“電源1”電源消失，或者電源缺相K80.1繼電器動作，常閉觸點(diǎn)斷開等情況，導(dǎo)致“電源1”控制回路失電，K40.1、K50.1繼電器將返回，K50.1、K40.1繼電器常閉輔助觸點(diǎn)閉合，K40.2繼電器動作，圖1中K40.2常開觸點(diǎn)閉合，K40.1常開觸點(diǎn)斷開，冷卻系統(tǒng)由“電源2”供電。

同理，如S30選擇開關(guān)置于“電源2”位置，則K50.2、K40.2繼電器常閉輔助觸點(diǎn)斷開“電源1”控制回路，冷卻系統(tǒng)有“電源2”供電。如果發(fā)生“電源2”電源消失，或者電源缺相K80.1繼電器動作，冷卻系統(tǒng)由“電源1”供電。

2、#3主變冷卻器啟動方式

#3主變冷卻器啟動方式有：溫度啟動（油溫、繞溫）、手動啟動、過流啟動。

（1）溫度啟動

#3主變每相配備4臺冷卻風(fēng)扇，啟動方式由分控箱中的S31、S32選擇開關(guān)進(jìn)行控制，#1、#3風(fēng)扇對應(yīng)S31選擇開關(guān)、#2、#4風(fēng)扇對應(yīng)S32選擇開關(guān)，“溫度1”指油溫達(dá)到50℃或繞組溫度達(dá)到70℃，“溫度2”指油溫達(dá)到70℃或繞組溫度達(dá)到85℃。

正常運(yùn)行時，當(dāng)分控箱中S31、S32選擇開關(guān)置于“溫度1”或“溫度2”位置時，只要變壓器油溫或繞溫達(dá)到“溫度1”或“溫度2”定值，則啟動相對應(yīng)的風(fēng)扇。

如圖3，正常情況下，Q2空氣開關(guān)閉合，K80觸點(diǎn)閉合，Q32.1、Q32.2、Q32.3、Q32.4熱繼電器常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)S31置于“溫度1”，S32置于“溫度2”，達(dá)到“溫度1”時，K1繼電器動作，K1常開觸點(diǎn)閉合，K32.1、K32.3繼電器動作，圖1中K32.1、K32.3常開觸點(diǎn)閉合，啟動#1、#3冷卻風(fēng)扇。同理，溫度達(dá)到“溫度2”時，啟動#2、#4冷卻風(fēng)扇。

（2）手動啟動

將S31選擇開關(guān)置于“手動”位置，則啟動#1、#3風(fēng)扇；S32選擇開關(guān)置于“手動”位置，則啟動#2、#4風(fēng)扇。

（3）過流啟動風(fēng)扇

如圖4，當(dāng)#3主變過電流倍數(shù)達(dá)到整定值，K81過流繼電器動作，K81常開觸點(diǎn)閉合，圖2中，K1、K2繼電器動作，K1、K2常開觸點(diǎn)閉合，K32.1、K32.2、K32.3、K32.4繼電器動作，圖1中K32.1、K32.2、K32.3、K32.4常開觸點(diǎn)閉合， #1、#2、#3、#4冷卻風(fēng)扇全部啟動。

三、冷卻裝置常見故障處理

1、冷卻裝置動力電源故障

當(dāng)冷卻裝置兩路電源中的其中一路電源或兩路電源故障，后臺監(jiān)控系統(tǒng)均會發(fā)出相應(yīng)的“冷卻器電源故障”告警信息及光字牌。

（1）如果發(fā)生冷卻器全停，應(yīng)檢查故障變壓器的負(fù)荷情況，密切監(jiān)視變壓器的上層油溫及繞組溫度情況。

（2）如后臺監(jiān)控發(fā)出“冷卻器全停”、“冷卻器電源1故障”信號，則備用電源無自動切換，應(yīng)先用萬用表檢查主變匯控箱兩路380V電源進(jìn)線電壓是否正常，是否缺相；檢查相應(yīng)的交流電源空氣開關(guān)及冷卻器切換開關(guān)是否正常投入。如果兩路交流電源皆消失，則根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行管理規(guī)定，在溫度及負(fù)荷允許的時間內(nèi)，盡快恢復(fù)冷卻器電源，如短時間無法恢復(fù)，則應(yīng)向調(diào)度申請轉(zhuǎn)移負(fù)荷，或申請臨時接入380V外接電源供冷卻系統(tǒng)使用。

（3）如發(fā)生工作電源消失，備用電源正常，但冷卻系統(tǒng)無實(shí)現(xiàn)自動切換，造成冷卻器全停，此時，后臺監(jiān)控發(fā)出“冷卻器全停”、“冷卻器電源1故障”信號，則應(yīng)立即檢查主變控制箱中各接觸器、缺相繼電器、熱繼電器、熔斷器等工作狀態(tài)是否正常，其各常開/常閉觸點(diǎn)是否正常，控制回路接線端子是否牢固，若發(fā)現(xiàn)問題，立即進(jìn)行處理。

（4）如后臺系統(tǒng)發(fā)出“冷卻器全停”、“冷卻器電源1故障”、“冷卻器電源2故障”，則表明冷卻裝置自動切換已動作，如兩路動力電源總開關(guān)皆跳閘，可初步判斷為冷卻系統(tǒng)有短路現(xiàn)象，則應(yīng)從主控箱、分控箱中回路是否有短路現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)有短路現(xiàn)象則盡快處理，恢復(fù)兩路冷卻電源。如沒發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象，則可切換至備用風(fēng)扇，嘗試恢復(fù)兩路冷卻電源，再對原工作風(fēng)扇的電機(jī)動力電纜等進(jìn)行短路點(diǎn)的查找。

2、冷卻風(fēng)扇機(jī)械故障

冷卻交流電源欠壓、三相不平衡、缺相，或者電機(jī)進(jìn)水受潮等原因，皆有可能造成冷卻風(fēng)扇電機(jī)燒毀、電機(jī)軸承損壞等機(jī)械故障。按照設(shè)計(jì)要求，在冷卻風(fēng)扇電機(jī)保護(hù)熱繼電器上引一對常閉觸點(diǎn)作為電機(jī)故障告警信號所用，當(dāng)電機(jī)過載時，發(fā)出電機(jī)故障告警信息。冷卻風(fēng)扇異常時，現(xiàn)場可聽到異常聲響或者風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)異常等情況。當(dāng)某臺冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)機(jī)械故障時，應(yīng)斷開其冷卻交流電源，再由專業(yè)班組進(jìn)行檢查處理，與此同時應(yīng)密切關(guān)注變壓器的上層油溫和繞組溫度。

四、結(jié)論

變壓器冷卻系統(tǒng)異常及故障處理，必須根據(jù)后臺告警信息及現(xiàn)場

異常情況，對故障類型進(jìn)行初步判斷，依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際和對應(yīng)圖紙進(jìn)行故障點(diǎn)查找。在故障處理的過程中，要密切注意變壓器油溫的變化，以免油溫過高加速變壓器絕緣老化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳家斌，變電設(shè)備運(yùn)行異常及故障處理技術(shù)，中國電力出版社，2009