500 kV主變“冷卻器全停”異常分析與處理

劉尚昀

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

0 引 言

變壓器在帶額定負載下，若變壓器冷卻器全停超過20 min，油面溫度或繞組溫度超過跳閘整定值且相應跳閘壓板投入時，會引起變壓器各側斷路器跳閘[1]。某500 kV變電站在主變冷卻器電源切換試驗過程中，發生一起“冷卻器全停”異常事件，由于異常信號發現及時，值班人員處理得當，避免了一起冷卻器全停引起的主變停電事故。

1 異常經過及初步檢查

2018年12月18日，某500 kV變電站在主變冷卻器電源切換試驗中，500 kV#3主變非電量及輔助保護屏冷卻器全停報警信號指示燈常亮，“冷卻器全停報警信號”無法復歸，同時監控后臺出現“A相風機故障”和“冷卻器全停”光字告警信號。

值班人員隨即對#3主變A相冷卻器控制柜進行初步檢查，使用萬用表檢查風冷控制柜的三相交流電源電壓正常，值班員將#3主變A相的10組風機手動/自動開關SA都置于手動位置時，冷卻器風機均未能啟動，異常告警依舊存在，而B相、C相的風機手動/自動開關SA置于手動位置時，冷卻器風機卻能啟動。根據初步檢查結果，值班員判斷#3主變A相風冷控制回路可能存在故障，導致出現異常告警信號和無法手動啟動冷卻器風機。按定值單該主變的冷卻器全停，油溫高、繞溫高跳閘壓板全部退出，不存在因此造成主變跳閘的風險，但無過負荷且油溫也不超過75 ℃時，變壓器在冷卻器全停時最長運行時間也不能超過1 h，所以#3主變依舊存在非計劃停電風險[2]。

2 異常分析及處理

2.1 異常分析

2.1.1 “A相風機全停”信號分析

廠家說明書中提及，當風機全停或者交流電源故障時，通過風機全停信號繼電器KA2常開觸點發“風機全停瞬時”信號，風機全停瞬時信號如圖1所示。

圖1 風機全停瞬時信號圖

當負荷電流或者油溫繞溫到達冷卻器啟動條件時，PLC發出風機啟動命令，使KD13常開觸點閉合；當風機全停時，KM1至KM10的10組常閉觸點都閉合，使風機全停信號繼電器KA2帶電勵磁，KA2常開觸點閉合，發出“風機全停信號”信號。如果未達到冷卻器啟動條件，則KD13常開觸點斷開，風機全停信號繼電器KA2失電，從而不會發出“風機全停信號”信號。

當交流電源故障時，風機電源相序繼電器KV失電，KV常開觸點斷開從而使交流電源故障報警繼電器KA1失電，然后KA1常閉觸點閉合使風機全停信號繼電器KA2帶電勵磁，KA2常開觸點閉合，發出“風機全停信號”信號。

圖2為交流電源監視圖。

圖2 交流電源監視圖

2.1.2 “冷卻器全停信號”分析

風機全停信號繼電器KA2常開觸點閉合發出的“風機全停瞬時”信號開入至主#3主變非電量及輔助保護屏，通過雙位置繼電器XJ16A使繼電器J16A帶電勵磁，從而使J16A常開觸點閉合，發出“冷卻器全停信號”。“冷卻器全停信號”是合并信號，任一相主變發出“風機全停瞬時”信號，裝置都會發出“冷卻器全停信號”。因為XJ16A雙位置繼電器在主變冷卻器電源切換試驗中會造成瞬時失電，所以試驗后要手動復歸“冷卻器全停信號”。

2.1.3 無法手動啟動冷卻器風機分析

該主變的風機有自動控制和手動控制兩種控制方式：風機手動/自動開關SA置于自動位置時，風機由負荷電流、溫度信號進行控制；風機手動/自動開關SA置于手動位置時，風機由手動開關直接控制。圖3為風機控制回路圖，風機控制回路串接一組交流電源故障報警繼電器KA1的常開觸點，當交流電源故障時，無法自動和手動啟動冷卻器風機。

圖3 風機控制回路圖

結合分析可知，出現異常告警信號以及無法手動啟動冷卻器風機的原因有以下5個[3]。

（1）三相交流電源故障。

（2）交流電源故障報警繼電器KA1故障。

（3）風機電源相序繼電器KV故障。

（4）10組冷卻器風機的風機控制回路故障。

（5）10組冷卻器風機的電機回路故障。

2.2 異常處理

檢查電源時，身體與空開等保持安全距離，不要隨意拉合、觸摸空開，觀察每一個空氣開關的位置，確定有無明顯的放電灼燒痕跡，使用萬用表的交流電壓檔測量三相交流總電源空開下端電壓。

對照圖紙，使用萬用表的交流電壓檔，測量交流電源故障報警繼電器KA1的A1、A2兩端電壓，若A1端有電壓，A2端無電壓，則可能是交流電源故障報警繼電器KA1線圈燒毀等故障；若A1、A2端均無電壓，可能是風機電源相序繼電器KV故障，導致其常開觸點斷開。

對照圖紙，使用萬用表的交流電壓檔，逐一測量10組冷卻器風機的風機控制回路各點電壓是否異常。

如果排除了電源和風冷控制柜控制回路的原因，則可能是主變的10組冷卻器風機的電機回路存在短路或開路故障，需要申請將#3主變A相冷卻器停電，斷電后可以使用萬用表的交流電阻檔測量各風機電機回路的電阻，檢查各電機回路是否有短路或開路，也可以使用絕緣搖表測10組冷卻器風機的電機回路，得絕緣電阻值是否低于1 MΩ。

本次異常中，值班人員首先排除了三相交流電源故障，然后使用萬用表的交流電壓檔測量發現A1、A2端均無電壓，風機電源相序繼電器KV的LED燈指示燈不亮，然后使用短接線將KV常開觸點短接后發現，兩個告警信號消失，可以手動啟動冷卻器風機，因此判斷是風機電源相序繼電器KV故障。更換備品繼電器后，異常信號消失，冷卻器風機恢復正常運行，證實異常是由風機電源相序繼電器KV故障引起。

3 改進措施

冷卻器風機在電源正常情況下，應能手動啟動，該500 kV變電站的冷卻器風機的手動啟動控制回路存在功能缺陷，在風機電源相序繼電器KV故障和交流電源故障報警繼電器KA1故障時無法手動啟動冷卻器風機。500 kV主變的冷卻器電源由一主一備兩路電源供電，可靠性較高，如果再次出現類似異常，在確保電源無故障情況下，應能立刻手動啟動冷卻器風機，再進行異常排查，將縮短冷卻器全停時間，避免造成主變停電風險，所以提出以下改進措施。圖4為改進后風機控制回路圖，手動啟動冷卻器控制回路不串接交流電源故障報警繼電器KA1的常開觸點，在風冷控制柜加裝電壓表，實時顯示電壓的三相電壓，在確保電源三相電壓正確下，可以立刻強制手動啟動冷卻器風機，以降低風機電源相序繼電器KV和交流電源故障報警繼電器KA1故障造成主變停電的風險。

圖4 改進后風機控制回路圖

4 結 論

本次500 kV主變“A相風機全停”和“冷卻器全停”異常告警信號都是由風機電源相序繼電器KV故障引發的。在異常發生期間，#3主變A相無法手動啟動冷卻器風機。該站的冷卻器風機的手動啟動控制回路存在缺陷，所以提出手動啟動冷卻器控制回路不串接交流電源故障報警繼電器KA1的常開觸的改進措施，以強制手動啟動冷卻器風機，降低風機電源相序繼電器KV和交流電源故障報警繼電器KA1故障造成主變停電的風險。