變壓器油循環水冷卻器控制系統常見故障分析

童志祥，楊 濤，黃泰山，孫遠剛

(中國長江電力股份有限公司烏東德水力發電廠，云南 祿勸 651512)

在電力系統中，變壓器是不可或缺的一部分。大容量變壓器必須采用適當的冷卻裝置，以散發足夠的熱量，從而維持變壓器的安全穩定運行[1]。當變壓器冷卻器出現異常時，會對變壓器產生巨大影響，產生的熱量不能有效散發而積累，將嚴重影響變壓器的內部絕緣和壽命，所以冷卻器穩定運行對于變壓器至關重要[2]。

油循環水冷卻器是一種常見的冷卻方式，其通過循環油與水，利用低溫水來降低高溫油的溫度，從而來控制變壓器運行溫度，其控制系統的穩定性直接關系到變壓器的穩定運行[3]。

本文針對油循環水冷卻器控制系統常見故障進行列舉，分析其原因并提出解決方法。

1 電源自動切換系統故障

冷卻器控制系統中，為提高交流電源供電可靠性，都會引入兩路動力電源，通過電源自動切換裝置(ATS)來實現兩路電源自動切換[4]，如圖1所示。

圖1中KX1和KX2為相序繼電器，當進線電源正常時，通過其接點驅動繼電器K1和K2從而控制電源自動切換裝置工作。圖1中SAM1為主供電源選擇把手，當兩路進線電源正常時，SAM1切至Ⅰ時，則優先1路電源供電[5]。

1.1 運行過程中常見故障

1)進線電源電壓波動相序繼電器動作，電壓恢復后相序繼電器未能返回，造成電源故障，電源自動切換裝置不能正常工作。

2)由于兩路電源有主供和備用之分，其中1路電源長期供電，其電纜長期通過大電流，其運行維護過程中發現長期供電電源電纜較備用電源電纜發熱嚴重，使用壽命大大縮短。

1.2 原因分析及解決方法

1)相序繼電器通常具有過壓、欠壓、相序和缺相監視功能，電源系統出現波動時其過壓便會啟動，從而相序繼電器動作，但電壓恢復正常后，相序繼電器未能返回。造成此故障的原因和相序繼電器的定值設置有關，相序繼電器的定值因根據電源系統實際電壓水平和運行情況來綜合考慮，保證電壓出現波動情況下能正常動作。

解決此故障可以從兩方面來考慮，對于電源系統穩定的用戶，需充分考慮相序繼電器定值設置的合理性，而對于電源系統較容易波動的用戶，可以考慮選擇只帶相序和缺相監視功能的相序繼電器，過壓和欠壓由電源系統來調節。

2)長期1路電源供電，造成長期供電電纜發熱及使用壽命縮短，此問題的原因主要與主供電源選擇把手有關，解決此類辦法一方面可以定期人為切換主供電源把手SAM1，讓兩路電源運行時間基本相等，另一方面，可以優化控制回路，采用可編程控制器來控制電源切換裝置工作，合理分配兩路電源工作時間。

2 示流計誤報信號

為有效監測油循環水冷卻系統中油循環和水循環情況，在主變冷卻器控制系統中通常配置水流傳感器和油流傳感器，從而監測水流和油流的循環情況。在運行過程中，示流計誤報情況時常發生，給維護帶來不便。

2.1 原因分析

示流傳感器包括信號處理器、熱導式傳感器及連接線3部分組成。從長期維護經驗和研究結果來看，發生示流計誤報主要有以下幾方面原因。

1)示流計安裝位置不佳。示流計安裝位置主要有兩種，一種是豎直管道其示流計安裝于管道側面；另一種是水平管道其示流計安裝于管道頂部。研究發現安裝于水平管道的示流計其管道頂部流量容易受外界影響欠充盈，這會對熱導式傳感器靈敏度產生影響，從而出現誤報的情況。同時通過研究發現如果安裝點前后距拐角距離太近，在冷卻器切換期間，拐角附近流質會產生紊流，同樣也會影響熱導式傳感器靈敏度，從而出現誤報。

2)連接線問題。連接線造成信號誤報主要是接頭位置損壞造成的，出現接頭位置損壞主要原因有兩種：一種是因為冷卻器在沖水和電機運行中管道會發生震動，導致連接線松動；另一種是因為冷卻器管道受環境溫度影響，在管道表面會產生冷凝水，冷凝水滴落至連接線處，造成連接線處進水，導致接觸不良。

2.2 解決方法

1)示流計安裝位置建議安裝于冷卻器管道的豎直段，同時安裝點不能距拐角太近，通常建議安裝點前后距拐角距離大于4倍管徑，以防止在冷卻器切換期間拐角處存在紊流影響傳感器靈敏度，安裝示意圖如圖2所示。

圖2 示流計安裝示意圖

2)連接線問題，建議在選型過程中采用具有防水功能的連接頭。為了有效防止運行過程中震動對其影響，可以在連接頭部位制作簡易支撐件來進一步加固連接頭。

3 元器件過熱

冷卻器控制系統中，元器件會集中放置于控制柜中，由于柜內參與控制的元器件較多，正常工作時環境溫度容易升高。如果環境溫度過高，元器件散熱效果會明顯下降，影響元器件正常工作，對于大電流回路，嚴重時會造成元件燒毀甚至造成火災等嚴重后果。

3.1 原因分析

環境溫度過高主要受元器件和控制柜通風散熱能力兩方面影響。

1)元器件發熱嚴重的原因主要和施工工藝有關，對于通過大電流的端子，其接觸面壓接不好，會造成接觸面發熱嚴重。

2)一些廠家生產的控制柜雖然配置有散熱風扇，但風扇位置選擇不合理或者風扇配置數量不夠，造成熱量不能及時散出，造成環境溫度升高，從而元器件溫度隨之升高，情況越之惡化。

3.2 解決方法

1)元器件發熱嚴重問題，一方面在施工期間嚴格控制配線質量，特別是大電流回路，應確保壓接可靠，電纜芯無損壞；另一方面在元器件布局時應考慮其位置，對于大電流回路其元器件間應留有間距，使其能充分散熱。

2)對于控制柜通風系統設計，建議風扇位置安裝于盤柜頂部，利用風扇帶走柜內熱量，另外在戶內控制柜兩側柜體上設置具有防塵措施的自然通風口，形成對流，能有效散發熱量。

4 結 語

本文列舉了變壓器油循環水冷器控制系統中雙電源切換裝置故障、示流計誤報、元器件過熱三種常見故障，分析其發生原因并提供解決方法，為同行業油循環水冷卻器運行維護提供方法，也為新投運主變冷卻器控制系統在設計、元器件選型和安裝方面提供參考。