主變冷卻器全停跳閘事故分析及改進措施

陳曉禹+陳曉鴻

摘 要：強迫油循環(huán)風冷主變壓器如果由于發(fā)生冷卻器電源失電；控制回路失電、故障等造成冷卻器全停故障，從而引起變壓器非電量保護中冷卻器全停故障出口造成主變跳閘事故。本文通過對一起因主變冷卻器控制回路故障而引起主變跳閘的事故分析，通過對現(xiàn)場冷控系統(tǒng)具體工作原理進行深入、仔細的針對性分析，找出現(xiàn)場設備及其相關回路存在的原理性缺陷，并提出對主變冷卻器回路的家族性缺陷進行技術改進方案，以確保主變冷卻器系統(tǒng)工作正常。

關鍵詞：主變壓器；強迫油循環(huán)；冷卻器全停；分析；改進措施

一、設備運行方式簡介

某站為標準500kV變電站，事故前500kV、220kV所有設備按標準運行方式正常運行。其中：第四串2號主變5042斷路器、2號主變壓器5043斷路器運行。2號主變壓器202斷路器運行在220kV Ⅱ母，302斷路器運行于35kV Ⅱ母；35kV為分段運行。

某站現(xiàn)投運1號、2號兩臺主變壓器，均為單相自耦有載調(diào)壓強迫油循環(huán)風冷變壓器，額定總?cè)萘繛?000MVA，三側(cè)電壓等級分別為：高壓側(cè)500kV、中壓側(cè)220 kV、低壓側(cè)35 kV。1號、2號主變冷卻器均分別有一個總控箱及三個分相控制箱，總控箱內(nèi)有分別來自兩段站用電的交流電源以及直流電源，兩段交流電源經(jīng)備自投裝置切換以后由三個開關分別輸出到A、B、C相分相控制箱。分相控制箱控制著該相主變四組冷卻器的運行方式，每組冷卻器包括2個風扇和1個油泵。備自投工作邏輯為：正常情況由主供電源供電，當主供電源掉電后，自動切換到備用電源供電，當主供電源恢復時自動切回主供電源供電。

二、事故現(xiàn)象及過程

（一）事故現(xiàn)象

2012年09月20日02時45分，500kV某變電站2號主變1號保護裝置冷控失電A相動作，2號主變?nèi)齻?cè)斷路器跳閘。

（二）事故過程：

2012年09月20日01時45分，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報文信號“2號主變非電量保護RCS974冷控失電A相”。

2012年09月20日02時45分 監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出跳閘事故音響，2號主變冷卻器全停非電量保護延時動作，2號主變?nèi)齻?cè)斷路器跳閘，站用變備自投動作。

（三）現(xiàn)場檢查：

2號主變?nèi)齻?cè)開關確在分閘位置， 2號主變回路無異常。

保護室：2號主變1號保護屏RCS-974FG非電量輔助保護裝置非電量延時跳閘燈亮，冷卻器全停延時跳閘信號燈亮，裝置報文：02時45分08秒冷控失電。

三、事故原因分析

跳閘事件發(fā)生后，經(jīng)現(xiàn)場檢查及查閱故障錄波、保護報文、修試記錄等相關資料，對本次異常跳閘原因分析如下：

（一）、保護動作分析

01時45分，2號主變冷卻器全停保護動作發(fā)信“A相冷卻器全停非電量保護延時動作”；直至02時45分主變冷卻器全停保護動作跳開三側(cè)斷路器。

（二）、冷卻器全停延時跳閘回路檢查

現(xiàn)場檢查冷卻器全停延時跳閘回路由：2號主變非電量保護引出正電108→KMM1→ KMM2→126→2號主變非電量保護裝置A相冷卻器全停延時跳閘回路。如下圖1所示：

主變油溫接點

經(jīng)現(xiàn)場搖測絕緣，冷卻器控制回路接線絕緣合格。排除了因絕緣降低引起A相冷卻器全停保護動作接點誤開入非電量保護裝置，從而導致2號主變冷卻器全停延時跳閘的可能。

（三）、冷卻器控制回路檢查

經(jīng)仔細查詢相關修試記錄：在事故發(fā)生前，此2號主變曾發(fā)生A相冷卻器控制箱內(nèi)II段電源接觸器KMM2損壞，檢修人員應急利用一只線圈電壓為AC380V的接觸器進行更換，因此對KMM2接觸器線圈回路進行了改動，改動后兩路電源經(jīng)反復切換試驗，工作正?！，F(xiàn)場實際冷卻器控制回路如下圖2所示（紅色線為更換接觸器后改動部分）：

經(jīng)現(xiàn)場仔細對某變電站2號主變A相冷卻器控制回路接線端子及接線螺絲檢查，發(fā)現(xiàn)改接后的II段進線電源B相引至KMM2接觸器線圈一端相連處接線有松動現(xiàn)象。

檢查后分析確認，KMM2接觸器線圈接線產(chǎn)生松動是造成此次主變跳閘事件的直接原因。

2號主變跳開前其風冷控制由II段電源供電，I段電源備用。KMM2接觸器線圈接線產(chǎn)生松動，導致接觸器線圈失電，其輔助常閉接點返回閉合。但其電源監(jiān)視繼電器K2并未失磁，電源也未缺相（KE繼電器不動作、K7斷相重動繼電器不動作）。詳見圖3

又由于I段、II段電源切換開關SAM1工作在II段，其接點（13）（14）在斷開位置，（15）（16）雖然導通但K7、K2觸點仍在斷開位置，因此I段電源接觸器無法自動投入；此時見圖4。在I、II段電源接觸器同時不動作的情況下，經(jīng)一小時延時2號主變非電量保護冷卻器全停不經(jīng)表層油溫閉鎖出口，跳開2號主變?nèi)齻?cè)開關。

四、技術改進措施

通過以上分析，此冷卻器控制回路存在家族性缺陷；為避免類似問題的再次發(fā)生，可在現(xiàn)有接線上進行改進

從原理上進行分析，即使在事故前沒有采用應急措施將KMM2線圈改接至B相，恢復原有接線至N，如果在KMM2或者KMM1線圈勵磁回路出現(xiàn)同類型斷線故障時，同樣會出現(xiàn)另一段有正常電壓時不能正常切換的狀況，所以說不存在應急改造措施不當?shù)膯栴}；其根本問題在于廠家在設計時沒有考慮到事故發(fā)生時的特殊狀況所致。為防止此類型故障的發(fā)生，可以使用改進接線的方式，增設繼電器KN1，其線圈受KMM1常閉接點控制，KN1的常開接點并聯(lián)至K1常閉接點。同理增設繼電器KN2，其線圈受KMM2常閉接點控制，KN2常開接點并聯(lián)至K2常閉接點；這樣改進后，如果發(fā)生本文所述故障時，則KMM2常閉接點閉合，KN2勵磁，KN2常開接點閉合，啟動KMM1回路，將I段電源投入運行，可以防止冷卻器全停故障的發(fā)生。

五、結(jié)束語

為防范再次出現(xiàn)此類故障，應該做到以下幾點：

（一）、對于現(xiàn)場設備及其相關回路存在的原理性缺陷，要對不同廠家、不同設備的具體工作原理進行深入、仔細的針對性分析，及時消除原理性缺陷，對重要回路要進行技術論證。要對主變冷卻器電源回路的家族性缺陷進行技術改造工作；針對目前不同廠家、不同冷卻方式的設備具有不同工作原理的現(xiàn)狀，組織對主變壓器風冷電源切換回路進行清理，結(jié)合隱患排查出的具體問題，對不同廠家設備的工作原理進行對比分析，在與各主變廠家進行技術交流的基礎上，討論制定最優(yōu)方案；以確保主變風冷裝置電源切換正常。

（二）、加強變電站的監(jiān)盤管理工作，在履行實時監(jiān)盤職責的同時，采取措施確保當值監(jiān)盤人員每半個小時對該段時間內(nèi)變電站所有信號報文進行一次核查，確保無設備異常信號疏漏。

（三）、可以在經(jīng)行業(yè)專家充分論證的基礎上，考慮取消冷卻器全停跳閘回路，為保險起見，此時必須投入油溫高及繞溫高跳閘回路，以免溫度過高燒毀變壓器；為提高油溫高及繞溫高跳閘的可靠性，必要時可在此跳閘回路中設置負荷電流閉鎖回路。