廠用變壓器閃發冷卻風扇全停報警分析

劉育飛

摘 要針對某核電廠廠用變壓器閃發冷卻器報警現象，分別從接線、繼電器、回路設計等方面進行了分析和排查，查明了冷卻器啟動時產生閃發報警的原因，并提出優化建議，為廠用變壓器冷卻系統后續設計、運行和維護提供參考。

關鍵詞報警;冷卻器全停;閃發;繼電器

1 問題描述

2018年8月15日16：18，某核電廠1號機主控室閃發報警“UAT A All of Fans Stopped”。就地檢查發現1號機廠用變壓器A第一組風扇啟動，繞組溫度和油溫正常。

2 廠用變壓器及其冷卻系統介紹

變壓器將發電機發出的電能輸送至電網，并向廠內負荷供電，是電廠最重要的電氣設備之一。廠用變壓器（以下簡稱“廠變”）是將發電機發出的24kV電壓降壓至10.5kV后向廠內中壓母線供電[1]，維持場內負荷運行。變壓器冷卻系統是在變壓器運行時將對變壓器油進行冷卻，防止變壓器油溫過高影響變壓器的使用壽命。該核電廠每臺機組共2臺廠變，向6條中壓母線供電。

2.1 廠變主要參數

廠變其主要參數如下表：

該廠變于2013年制造，2015年完成調試，2016年投入運行。

2.2 冷卻系統原理

廠變冷卻系統采用自然油循環自冷和自然油循環風冷，變壓器本體兩側各一組冷卻器，共計8個冷卻風扇。冷卻方式分成相互交錯的2組，根據變壓器油溫自動啟動。第1組風扇設定油溫60℃時啟動，55℃時停止;第2組設定油溫65℃時啟動，60℃時停止。變壓器設計頂層最大溫升45K，允許在負荷不超過67%時無冷卻風扇長期運行。自廠變投運以來，本次報警產生之前該廠變從未根據油溫自動啟動冷卻方式。

風扇電源主回路圖及冷卻器自動啟動和報警回路圖如下：

冷卻器全停信號初始為跳閘信號，即冷卻器全停信號觸發后延時1小時使變壓器跳閘或在20分鐘時合并油溫超過75℃使變壓器跳閘。2017年廠內將冷卻器全停跳閘信號修改為報警信號。

3 故障原因分析

3.1 接線問題

變壓器報警回路接線錯誤，會直接產生報警信號。冷卻器全停信號為閃發信號，若接線錯誤冷卻器全停信號將會持續存在，因此可排除接線錯誤問題。但報警回路虛接、接觸不良等問題無法排除，在變壓器運行振動時可能會造成接頭時通時斷，產生冷卻器全停信號。

3.2 繼電器失效

由圖2可知，冷卻器全停信號是由KA7繼電器發出的，若KA7失效，則會觸發報警信號。但報警信號為閃發，可排除KA7繼電器失效問題。

3.3 PLS誤報

冷卻器全停報警信號是上傳到PLS（電廠控制系統）后發送給主控室的，若PLS系統卡件誤報，則會直接將報警發至主控室。

3.4 報警回路設計問題

從報警回路圖可以發現，風扇啟動回路和報警回路共用同一路電源，且報警回路和風扇啟動回路有閉鎖，即風扇啟動后接觸器輔助觸點會斷開報警回路，避免報警。但在風扇啟動接觸器吸合前，冷卻器報警繼電器KA7同時得電，只有在風扇接觸器吸合后KA7才會失電，若報警接觸器動作時間比KA7慢，則會閃發冷卻器全停報警信號，需核對風扇啟動接觸器和報警繼電器的動作時間[2]。

4 故障原因確認及處理

4.1 原因確認

基于上述分析，對報警回路的接線、PLS卡件和風扇啟動接觸器和報警繼電器的動作時間進行了檢查，檢查發現報警回路接線正確，接頭無虛接及松動情況。PLS卡件無死機和接線松動情況，就地模擬觸發冷卻器全停型號能反饋正確。在模擬油溫啟動風扇時，明顯發現KA7報警繼電器有吸合再復位的動作，多次重復現象一致。進一步對風扇啟動接觸器和報警繼電器的動作時間校驗，結果如下：

由上表可以看出，接觸器的動作時間要小于報警繼電器的動作時間。正常來說接觸器和報警繼電器同時得電，接觸器輔助觸點先動作，切斷報警繼電器的電源回路，不會有冷卻器全停報警產生。但是也可以發現，接觸器和繼電器動作差的時間很小，不到5ms，同時考慮接觸器長時間未得電動作（投運后本次為首次由油溫啟動），在長時間的靜態過程中，接觸器可能存在粘連，使得接觸器動作時間延長，在多次動作后恢復原動作速度。同時結合檢查過程，確認閃發冷卻器全停報警的原因為接觸器和繼電器動作時間不匹配。

4.2 改進建議

閃發報警原因已確認，屬于設計方面電氣元件動作時間不匹配的問題。因冷卻器全停報警已修改為報警信號，且該報警不影響變壓器的運行，因此無需對設計問題進行修改。

（1）在運行規程中明確閃發冷卻器全停報警不影響變壓器運行，在發現閃發冷卻器全停報警后就地檢查變壓器冷卻系統運行正常。

（2）在后續機組設計時應避免使用電氣元件本身動作時間來切除報警的設計，或在報警回路增加延時報警功能，避免誤報警，提高設備可靠性。

5 小結

閃發報警問題對電氣設備來說對大型變壓器冷卻系統出現的閃發報警信號，因報警狀態已經消失，大多情況下原因已不可查。本文通過對變壓器冷卻系統閃發冷卻器全停報警的分析，找出了冷卻系統控制回路設計的不足，為后續變壓器冷卻系統的設計、運行和維護提供參考。

參考文獻

[1]顧軍.AP1000核電廠系統與設備[M].北京：原子能出版社，2010.

[2]張波，李明，錢國鐘，主變油泵風機全停故障頻繁信號分析及改進措施，電工技術，2014（2）：67-68.