強油循環(huán)變壓器冷卻器全停跳閘分析

胡文娟

（云南電網(wǎng)有限責任公司玉溪供電局，云南玉溪，653100）

0 引言

大型電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設備，其穩(wěn)定、可靠地運行將對電力系統(tǒng)安全運行起重要作用。強迫油循環(huán)風冷變壓器因其容量大、散熱好等優(yōu)點，成為電力變壓器家族中重要的組成部分。冷卻器作為強迫油循環(huán)風冷變壓器的重要輔助設備，其作用是借助油泵和風機迫使變壓器的油溫保持在一定范圍內(nèi)。冷卻器全停故障時，運行中的變壓器油溫不斷升高達75℃并且持續(xù)運行超過20min，未達到75℃運行超過60min時，變壓器繼電保護裝置啟動斷開主變?nèi)齻?cè)斷路器[1]，造成變壓器全停事件，所以確保變壓器冷卻器穩(wěn)定運行對保持強迫油循環(huán)風冷變壓器的可靠性十分重要。本文通過分析一起某220kV變電站發(fā)生的變壓器冷卻器全停故障，提出一些針對性的措施和方法，可為電力設備運行企業(yè)提供借鑒經(jīng)驗，防止類似事故發(fā)生。

1 事件概述

下面事件均為發(fā)生在云南電網(wǎng)某地市供電局真實案例。某日20時53分14秒，220kV#2主變冷卻器全停； 21時53分14秒（冷卻器全停60分鐘后），220kV#2主變非電量保護動作，220kV#2主變202、102、302斷路器跳閘。220kV#2主變風冷電源進行周期性自動切換，切換后因分段刀閘A相接觸不良，致使分段刀閘兩端電壓不一致，交流電源進線經(jīng)刀閘后供給冷卻器的工作電源出現(xiàn)缺相，三相交流電機缺相運行導致熱偶繼電器動作，冷卻器停止。兩組工作、一組備用冷卻器先后停止工作，風冷系統(tǒng)PLC控制器發(fā)冷卻器全停信號[2]。

2 事件原因分析

一次設備分析：220kV#2主變一次相關(guān)設備檢查無異常。

二次設備分析：220kV#2主變風冷控制系統(tǒng)冷卻器全停，非電量裝置收到冷卻器全停開入量后延時60分鐘（主變溫度44.7℃）跳開220kV#2主變220kV側(cè)202斷路器、110kV側(cè)102斷路器、35kV側(cè)302斷路器,220kV#2主變電氣量保護未動作，無其余非電量保護信號，220kV#2主變#1、#4、#2組冷卻器熱偶繼電器動作。

（1）繼電保護動作行為分析

220kV#2主變?yōu)閺娖扔脱h(huán)主變，冷卻器全停經(jīng)延時跳主變?nèi)齻?cè)斷路器。

圖1 冷卻器全停邏輯原理圖

圖中非電量1為冷卻器全停開入量，非電量2為主變油溫75℃接點，T1為60分鐘，T2為20分鐘，即當冷卻器全停時，如果主變油溫不超過75℃，則延時T1（60分鐘）跳閘，如果主變油溫超過75℃時則延時T2（20分鐘）跳閘。

220kV#2主變風冷系統(tǒng)冷卻器全停跳閘由風冷控制箱內(nèi)PLC提供風冷全停信號給220kV#2主變非電量保護裝置，非電量保護裝置經(jīng)延時及溫度判斷后跳閘。220kV#2主變非電量保護裝置20時53分12秒收到冷卻器全停開入信號，主變油溫44.7℃（不超過75℃），冷卻器全停延時60分鐘跳閘。220kV#2主變電氣量保護未動作，無其余非電量保護信號。

（2）220kV#2主變風冷控制系統(tǒng)動作行為分析

①冷卻器全停動作分析

220kV#2主變?yōu)閺娖扔脱h(huán)變壓器，按照風冷控制系統(tǒng)PLC的設置，風冷系統(tǒng)兩路380V交流進線每30天自動進行一次輪換。

冷卻器模式自動輪換前，#1、#2、#3、#4、#5冷卻器分別工作于“工作”、“備用”、“輔助”、“工作”、“輔助”模式。#2主變風冷控制系統(tǒng)于當日20時50分16秒進行冷卻器模式自動輪換，自動切換兩路交流進線，自動切換后相繼出現(xiàn)#1、#4、#2熱繼電器動作、油流故障告警， #1、#4、#2組冷卻器停止工作。#3、#5“輔助”冷卻器達不到啟動條件（溫度超過55℃或主變過負荷），所有冷卻器停止運行，PLC控制器發(fā)冷卻器全停故障信號[3]，同時開出接點至220kV#2主變非電量保護裝置。

②熱偶繼電器動作分析

220kV#2主變控制系統(tǒng)連接示意圖如圖2所示。

圖2 風冷系統(tǒng)風機電源連接示意圖

如圖2所示，交流進線輪換后由Ⅱ路交流供電，工作狀態(tài)的#1冷卻器電源由Ⅱ路交流進線經(jīng)2C接觸器、分段刀閘（DZ）供電，自動輪換后分段刀閘（DZ）A相觸頭接觸不良，經(jīng)刀閘后的電壓降低為35V，使#1冷卻器風扇電機缺相引發(fā)熱偶繼電器動作，#1冷卻器停止工作并發(fā)出“冷卻器故障”、“#1熱繼動作”信號，PLC啟動備用冷卻器（#2冷卻器），此時#4冷卻器、#2冷卻器仍然處于正常運行狀態(tài)，但PLC僅依據(jù)#1冷卻器故障，在未判斷其它冷卻器狀態(tài)的情況下，將供電電源重新切回至Ⅰ路電源,使#2、#4冷卻器風扇電機缺相引發(fā)熱偶繼電器動作，導致正常運行的#2、#4冷卻器停止工作，至此#1、#2、#4共計三組工作及備用模式的冷卻器停止工作，輔助模式的#3、#5冷卻器不滿足啟動條件，造成冷卻器全停。如在#1冷卻器熱繼動作后不切回至Ⅰ路電源供電，繼續(xù)由Ⅱ路電源供電，就可保證#2、#4冷卻器正常運行，從而防止發(fā)生冷卻器全停，由此判定PLC自身邏輯存在缺陷。

③冷卻器電源分段刀閘情況分析

220kV#2主變風冷控制箱分段刀閘（DZ）在合位，電源切換及風機啟停等各項試驗正確。故障前風冷控制系統(tǒng)由Ⅰ路交流進線供電，Ⅰ路交流電源經(jīng)1C接觸器后供#1冷卻器運行，同時經(jīng)分段刀閘DZ供#4冷卻器運行，風冷控制系統(tǒng)進行冷卻器模式自動輪換前，#1、#4冷卻器正常運行，未發(fā)異常信號，由此判斷冷卻器模式自動輪換前分段刀閘未出現(xiàn)接觸不良。

220kV#2主變跳閘后現(xiàn)場檢查分段刀閘兩側(cè)A相電壓不一致，檢查分段刀閘A相接觸不良。因分段刀閘（DZ）運行過程中未完全嵌入，A相靜觸頭底部夾緊力過大，在合上刀閘時A相刀閘動觸頭插入深度不夠，動、靜觸頭未能完全接觸，導致運行過程中因靜觸頭底部夾緊力過大，一直對A相動觸頭施加一個等效向外的推力[4]，運行一段時間后A相動觸頭逐漸被推至刀口邊緣，當Ⅰ、Ⅱ路交流進線自動切換時，接觸器切換引發(fā)的震動，導致A相刀閘接觸不良，如圖所示。

圖3 分段刀閘位置圖

3 預防和整改措施

(1）主變風冷控制系統(tǒng)電源分段刀閘合閘深度不夠，要加強對強油循環(huán)變電站主變風冷控制系統(tǒng)交流電源分段刀閘在日常巡視中對刀閘位置進行檢查，必要時進行電壓測量。

(2）主變風冷控制系統(tǒng)PLC程序邏輯存在缺陷。僅依據(jù)#1冷卻器故障，在未判斷其它冷卻器狀態(tài)的情況下，將供電電源重新切回至Ⅰ路電源，廠家應優(yōu)化PLC控制邏輯，運行單位應將PLC控制邏輯的驗收列入重點驗收內(nèi)容。

(3）監(jiān)控系統(tǒng)異常信號分類功能應用不足，自動化應將監(jiān)控系統(tǒng)信號分流，將不同等級的異常信號分流處理，優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)告警窗口界面，通過差異化顯示，更清楚、直觀展現(xiàn)當前分區(qū)電網(wǎng)運行情況、異常信號情況，確保第一時間發(fā)現(xiàn)事故信號、緊急異常信號等對電網(wǎng)、設備可能造成影響的信號。