變壓器冷卻系統(tǒng)控制及常見故障

胡偉東

摘要： 通過實例分析了變壓器冷卻系統(tǒng)控制回路設(shè)計原理； 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，肩負這電能轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，是變電運行部門必須關(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項目之一，冷卻系統(tǒng)必須具備雙電源供電，并要求定期進行電源輪換試驗，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)計要求冷卻裝置兩路電源應互為備用，任一路電源消失，另一路電源應自動投入，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斷開“電源2”控制回路，K40.2繼電器處于復歸狀態(tài)，K40.2繼電器常閉觸點閉合狀態(tài)。此時，圖1中K40.1常開觸點閉合，K40.2常開觸點保持斷開，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，常閉觸點斷開等情況，導致“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閉合，K40.2繼電器動作，圖1中K40.2常開觸點閉合，K40.1常開觸點斷開，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臺冷卻風扇，啟動方式由分控箱中的S31、S32選擇開關(guān)進行控制，#1、#3風扇對應S31選擇開關(guān)、#2、#4風扇對應S32選擇開關(guān)，“溫度1”指油溫達到50℃或繞組溫度達到70℃，“溫度2”指油溫達到70℃或繞組溫度達到85℃。

正常運行時，當分控箱中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到“溫度1”或“溫度2”定值，則啟動相對應的風扇。

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

（2）手動啟動

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

（3）過流啟動風扇

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

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，應檢查故障變壓器的負荷情況，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，應先用萬用表檢查主變匯控箱兩路380V電源進線電壓是否正常，是否缺相；檢查相應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)場運行管理規(guī)定，在溫度及負荷允許的時間內(nèi)，盡快恢復冷卻器電源，如短時間無法恢復，則應向調(diào)度申請轉(zhuǎn)移負荷，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，則可切換至備用風扇，嘗試恢復兩路冷卻電源，再對原工作風扇的電機動力電纜等進行短路點的查找。

2、冷卻風扇機械故障

冷卻交流電源欠壓、三相不平衡、缺相，或者電機進水受潮等原因，皆有可能造成冷卻風扇電機燒毀、電機軸承損壞等機械故障。按照設(shè)計要求，在冷卻風扇電機保護熱繼電器上引一對常閉觸點作為電機故障告警信號所用，當電機過載時，發(fā)出電機故障告警信息。冷卻風扇異常時，現(xiàn)場可聽到異常聲響或者風扇旋轉(zhuǎn)異常等情況。當某臺冷卻風扇出現(xiàn)機械故障時，應斷開其冷卻交流電源，再由專業(yè)班組進行檢查處理，與此同時應密切關(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，對故障類型進行初步判斷，依據(jù)現(xiàn)場實際和對應圖紙進行故障點查找。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：

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