XKPF-1強油風冷控制系統(tǒng)運行故障分析與優(yōu)化

摘要：針對現(xiàn)場變電站強油循環(huán)變壓器XKPF-1冷卻系統(tǒng)的運行狀況，闡述XKPF-1強油風冷控制系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)的特殊異常和故障，經(jīng)分析、判斷和現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)存在的問題和設(shè)備的設(shè)計缺陷，并對此提出優(yōu)化方案，從而彌補了其冷卻控制系統(tǒng)設(shè)計缺陷，保證對冷卻系統(tǒng)的實時、有效監(jiān)控，確保變壓器安全運行。

關(guān)鍵詞：變壓器；風冷；故障分析

作者簡介：羅宇（1969-），女，重慶人，重慶電力高等?？茖W校實訓部，講師，工程師。（重慶?400053）

中圖分類號：TM407?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）27-0145-02

XKPF-1強油風冷控制箱，用于控制大型變壓器強迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，適用冷卻器的型式為YF-80、YF-100、YF-120，其電源為三相交流50赫茲380伏。強油循環(huán)變壓器的冷卻系統(tǒng)應有兩個獨立的工作電源，并能自動切換。當工作電源故障時，應投入備用電源并發(fā)出音響及燈光信號。強油循環(huán)變壓器因冷卻系統(tǒng)故障而導致全部冷卻器停運（停止風冷變壓器的油泵和風扇）時，允許帶額定負荷運行的時間應遵守制造廠規(guī)定，若制造廠無規(guī)定，則允許帶額定負荷運行20分鐘。若變壓器上層油溫未達到75℃，則可繼續(xù)運行直至上層油溫達到75℃，但切除全部冷卻器后總的運行時間不得超過1小時。當冷卻器全停時，應及時可靠地發(fā)出預告信號。

如果XKPF-1強油風冷控制系統(tǒng)發(fā)生冷卻器全停故障，控制室只發(fā)出間斷短時“工作電源故障”信號甚至不發(fā)任何信號，將嚴重影響到監(jiān)盤的正確性，直接威脅到變壓器的安全運行。本文將對 XKPF-1強油風冷控制系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的特殊故障以及故障分析和解決方案進行詳細敘述。問題的解決有利于此類設(shè)備正常運行，有利于準確監(jiān)控冷卻器工作情況，避免出現(xiàn)冷卻器全停未被及時發(fā)現(xiàn)的嚴重隱患，為處理相關(guān)故障提供參考、爭取時間。

一、強油風冷變壓器冷卻原理

強迫油循環(huán)風冷變壓器容量大，外部有效散熱面積小，但由于冷卻器的潛油泵運轉(zhuǎn)，強迫變壓器油經(jīng)散熱器高速循環(huán)，將熱量從內(nèi)部帶出，并用風扇吹風冷卻，所以其散熱效率很高。若冷卻裝置停止工作，變壓器冷卻風扇全部不轉(zhuǎn)或油不能循環(huán)，而變壓器外殼散熱面積小，內(nèi)部熱量不容易散發(fā)出去。所以，當冷卻器全停時，變壓器不能持續(xù)運行，否則將可能導致變壓器因溫度過高而燒毀。

二、設(shè)備發(fā)生的特殊故障及處理情況

（1）變電站現(xiàn)場的1號主變冷卻器工作在I工作電源。值班員在主控制室發(fā)現(xiàn)1號主變遠方溫度顯示異常升高，但并無信號發(fā)出，現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)工作狀態(tài)下的熱繼電器全部動作。經(jīng)過檢查并未發(fā)現(xiàn)其他問題，將其恢復后，運行正常（在得出故障原因后推測，主控室監(jiān)控屏應該出現(xiàn)1號主變I工作電源故障信號燈亮熄交替多次后熄滅的情況，值班員應是監(jiān)盤不力，沒有注意到這短暫的信號，所以才稱無信號發(fā)出）。

（2）變電站現(xiàn)場的2號主變冷卻器工作在I工作電源。值班員在主控室發(fā)現(xiàn)2號主變遠方溫度顯示異常升高，但并無信號發(fā)出，現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)在工作狀態(tài)冷卻器的熱繼電器全部動作，冷卻器全停。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)380V室I工作電源A相保險熔斷，更換保險后恢復運行。

三、設(shè)備特殊故障分析

由XKPF-1強油風冷控制系統(tǒng)原理圖可知，冷卻器的油泵和風扇的電動機，都由二個獨立電源供電，二個電源工作狀態(tài)，由KK轉(zhuǎn)換開關(guān)進行電源選擇，對電源進行選擇之后，1C或2C常開接點閉合導致冷卻器電源小母線帶電，通過1KD、1R、熱繼電器常閉接點及1KK開關(guān)5、6接點接通1Cb、1Cf兩繼電器，繼電器勵磁，1Cb、1Cf的動閉接點閉合，導通對應的油泵和風扇，從而使冷卻器工作。整個系統(tǒng)包括電源自動控制回路，各冷卻器控制回路及信號回路。

（1）設(shè)備特殊故障1分析如圖1、圖2所示。

事后經(jīng)檢查和現(xiàn)場試驗，發(fā)現(xiàn)工作電源自動控制回路1RD 保險與保險座之間接觸不良，會導致時斷時連，當1RD斷開時，1C接觸器失磁，其主觸頭斷開。此時冷卻器電源小母線失電（如圖1所示，接觸器1C、2C主觸頭以下的小母線稱為冷卻器電源小母線），所有在工作位置的電機斷電，同時1YJ線圈斷電，其輔助接點閉合。由于這時1C輔助動斷接點閉合接通2C線圈而勵磁，2C接觸器主觸頭閉合，使II段工作電源接通冷卻器電源小母線，完成電源切換，切換后所有在工作位置的電機重新通電啟動。之后，保險1RD又連通，1YJ線圈勵磁，它的動斷觸點打開，使2C線圈斷電、2C接觸器主觸頭打開，從而斷開II段工作電源和冷卻器電源小母線之間的聯(lián)接，冷卻器電源小母線失電，所有在工作位置的電機斷電。此時由于2C輔助動斷觸點閉合，使1C線圈勵磁1C接觸器主觸頭閉合，冷卻器電源小母線重新接通I段工作電源，恢復正常，所有在工作位置的電機重新通電啟動。之后，1RD又一次斷開，重復前面的過程。當頻率達到一定范圍時，就導致1YJ、2YJ頻繁切換，電機頻繁啟動，頻繁通斷電，在冷控箱處能夠清楚看到1C、2C兩接觸器不斷地交替分合現(xiàn)象。電機在頻繁切換過程中的電流超過熱繼電器的整定值，所以長時間大電流作用在熱繼電器上，經(jīng)過時間的積累，最終導致熱繼電器1RJb和1RJ1～1RJn相繼動作，其動斷觸點斷開，使1Cb和1Cf線圈失磁，1Cb和1Cf接觸器主觸點斷開，斷開電機，進行保護，最終導致這種特殊情況下的冷卻器全停。

接觸不良的保險1RD最終接通回路，冷卻器電源小母線電源最終回到I電源。在1RD保險松動、接觸不良過程中，由于1YJ不斷通斷電，勵磁失磁交替出現(xiàn)，所以將發(fā)現(xiàn)1號主變I段工作電源故障信號燈亮熄交替出現(xiàn)。當保險與保險座最終接通時，I段工作電源故障信號燈熄滅，發(fā)出冷卻器全停信號的判據(jù)為1YJ、2YJ、1ZJ同時失磁。此時I、II段工作電源都正常，所以1YJ、2YJ并未失磁，冷卻器全停信號不會發(fā)出。

此種情況比較特殊少見，也很難查找，變電站現(xiàn)場發(fā)生的故障正遇用電高峰季節(jié)，且夏季氣溫過高，冷卻器全部投入工作位置，事故過程中只有短時1號主變I段工作電源故障信號間斷地出現(xiàn)，冷卻器全停后，保險最終接通，就沒有任何信號發(fā)出。這種事故的發(fā)生將嚴重影響監(jiān)盤質(zhì)量，危及變壓器和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。經(jīng)過分析，當時監(jiān)盤人員應該未留意到短暫異常信號，后來觀察到溫度異常，才發(fā)現(xiàn)故障。此故障雖然特殊，但是一旦發(fā)生很有可能導致嚴重后果。因為該故障不便于發(fā)現(xiàn)，也應該從設(shè)計上進行解決。

（2）設(shè)備特殊故障2分析。根據(jù)圖1、圖2可知，當出現(xiàn)I工作電源A相保險熔斷時，因為控制電源接于C相，所以控制電源并未消失，此時1YJ、2YJ仍然勵磁，控制回路狀態(tài)不變，電源不會自動切換，冷卻器全停事故和I、II工作電源故障信號不會發(fā)出。由于冷卻器處于斷相運行狀態(tài)，三相異步電機無法正常運行，將引起繞組電流過大，超過熱繼電器的整定值，參照熱繼電器的托扣特性，經(jīng)過相應時間后，熱繼電器1RJb和1RJ1～1RJn相繼動作，其動斷觸點斷開，使1Cb和1Cf線圈失磁，1Cb和1Cf接觸器主觸點斷開，電機停轉(zhuǎn)，最終導致這種特殊情況下的冷卻器全停。同樣因發(fā)出冷卻器全停信號的判據(jù)為1YJ、2YJ、1ZJ同時失磁。此時I、II段工作電源C相都正常，所以1YJ、2YJ并未失磁，冷卻器全停信號不會發(fā)出。

變電站現(xiàn)場發(fā)生的另一故障，正遇用電高峰季節(jié)，且夏季氣溫過高，冷卻器全部投入工作位置，發(fā)生I工作電源A相保險熔斷后，無任何信號發(fā)出，值班員通過溫度異常發(fā)現(xiàn)問題，否則就有可能發(fā)生變壓器被迫停運，甚至變壓器燒毀的嚴重事故。

四、設(shè)備改進方案

上面兩種缺陷因為都是由于熱繼電器動作而使冷卻器全停，可以一起進行解決，解決方案如圖3、圖4所示。在冷卻器電源小母線上加入了斷相缺相失壓繼電器KV，同時在信號回路加入一個冷卻器電源小母線缺相失電監(jiān)視回路。該信號回路可以在電源缺相和失壓后發(fā)出信號并保持。當冷卻器電源小母線缺相或失壓時，繼電器KV失磁，KV動斷觸點閉合接通XJ信號繼電器，XJ線圈勵磁，XJ觸點閉合，冷卻器電源小母線缺相失壓報警信號發(fā)出。這里XJ信號繼電器使用的是DX-31/220V型號，該繼電器具有機械閉鎖功能，當XJ觸點閉合后，如未人工恢復，觸點將保持閉合，冷卻器電源小母線失電報警燈將長亮。所以一旦指示燈亮，值班員應該到現(xiàn)場確認冷卻器工作狀態(tài)，因為XJ信號繼電器設(shè)置在主變現(xiàn)場，確認狀態(tài)后，進行信號復歸。在停用變壓器或倒換電源時，可以通過3K開關(guān)退出此監(jiān)控系統(tǒng)，避免發(fā)出不必要的信號。

五、設(shè)備改進效果

通過簡單的改造，只需很低的成本，就可以使該類故障清楚地反映在主控室的監(jiān)控屏上，報警燈會一直點亮，直到值班人員發(fā)現(xiàn)。值班人員發(fā)現(xiàn)信號后，可以及時對冷卻系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，正好彌補了設(shè)備本身的設(shè)計缺陷。添加系統(tǒng)可以根據(jù)需要進行投退，不影響設(shè)備原有的功能。避免因信號不明顯或無信號未發(fā)現(xiàn)冷卻器全停而引發(fā)的重大事故，延誤冷卻系統(tǒng)的處理時間，威脅電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

六、結(jié)束語

變壓器是變電站的重要設(shè)備，強油循環(huán)變壓器的冷卻系統(tǒng)對變壓器的正常安全運行至關(guān)重要。為了確保對冷卻系統(tǒng)運作情況的實時監(jiān)控，必須要加強值班監(jiān)盤人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)培養(yǎng)。我們不僅可以根據(jù)信號指示判斷，還可以根據(jù)變壓器遠方溫度情況進行判別。還要加強現(xiàn)場巡視，弄清楚系統(tǒng)工作原理，針對性地進行事故預想。同時從設(shè)備本身而言，還應相應提高信息的采集量和準確度，對設(shè)備進行改進，使其更加滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需求，提高監(jiān)盤人員所采集信息的準確度和可靠性。

參考文獻：

[1]XKPF-1強油風冷控制箱說明書[Z].

[2]重慶市電力公司.變電站運行規(guī)程[Z].2005.

[3]RJ系列熱繼電器產(chǎn)品說明書[Z].

（責任編輯：劉輝）