朱國超，陳 姣

(國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司，青海 西寧 816000)

0 引言

在電網(wǎng)的運(yùn)行中，變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是變電站的心臟〔1〕。如果發(fā)生故障就會(huì)給系統(tǒng)的正常供電和安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，因此根據(jù)變壓器的容量大小及其相關(guān)型號(hào)，必須裝設(shè)良好及可靠的主變風(fēng)冷系統(tǒng)〔2〕。可靠、安全的風(fēng)冷控制系統(tǒng)是保障主變安全、穩(wěn)定運(yùn)行必不可少的重要組成部分。

通過對(duì)某330 kV變電站主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)的深入研究，分析輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)原因，確定了故障位置并及時(shí)處置。研究、掌握此類問題處理方法，對(duì)主變風(fēng)冷系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠參考價(jià)值，并對(duì)日后安全穩(wěn)定運(yùn)行提出建議。

1 異常概述

某330 kV變電站后臺(tái)頻繁上送“2號(hào)主變壓器輔助冷卻器啟動(dòng)動(dòng)作”及“2號(hào)主變壓器輔助冷卻器啟動(dòng)復(fù)歸”信息，且至2號(hào)主變現(xiàn)場觀察，2號(hào)主變風(fēng)冷控制柜內(nèi)部分繼電器頻繁吸合、復(fù)歸狀態(tài)，處于輔助位置的2號(hào)冷卻器確實(shí)處于頻繁啟動(dòng)、停止?fàn)顟B(tài)；異常狀態(tài)從后臺(tái)監(jiān)控信息、現(xiàn)場風(fēng)冷控制柜繼電器、現(xiàn)場輔助位置冷卻器均能體現(xiàn)。

2 診斷分析

2.1 啟動(dòng)輔助冷卻器條件

主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)啟動(dòng)輔助冷卻器條件有以下兩條：(1)根據(jù)變壓器油面溫度表溫度值啟動(dòng)輔助冷卻器；(2)根據(jù)變壓器可承載的負(fù)荷設(shè)定過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器。其二次回路原理如圖1。

圖1 輔助冷卻器啟動(dòng)條件圖

圖中：KT1為過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器回路時(shí)間繼電器及其延時(shí)閉合輔助觸點(diǎn)；POP1 55為主變油面溫度表55 ℃輔助觸點(diǎn)；POP1 45為主變油面溫度表45 ℃輔助觸點(diǎn)；K3為過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器回路中間繼電器及其輔助觸點(diǎn)；KA2為過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器回路電流繼電器KA2輔助觸點(diǎn)。

2.2 分析啟動(dòng)輔助冷卻器條件

根據(jù)圖1可知：(1)油面溫度過高啟動(dòng)輔助冷卻器的溫度條件是當(dāng)油面溫度達(dá)到55 ℃時(shí)啟動(dòng)輔助冷卻器，并通過K3繼電器常開觸點(diǎn)與油面溫度表45 ℃觸點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成保持回路；(2)根據(jù)設(shè)定的過負(fù)荷電流定值啟動(dòng)輔助冷卻器，計(jì)算該動(dòng)作電流值。由于用于過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器的電流為主變壓器中壓側(cè)套管電流，所以在此只計(jì)算過負(fù)荷時(shí)中壓側(cè)二次側(cè)電流大小。

2號(hào)主變壓器容量：150/150/45MVA；電壓等級(jí)：345±(8×1.25 %)/121/37.5 kV；中壓側(cè)CT變比:1200/5。上述條件用于計(jì)算啟動(dòng)輔助冷卻器的主變壓器中壓側(cè)一、二次額定電流及動(dòng)作電流。其中一次額定電流：

式中：Sm為主變中壓側(cè)容量,VA；Um為主變中壓側(cè)額定電壓,V；Im1為主變中壓側(cè)一次額定電流,A。二次額定電流：

式中：Im1為主變中壓側(cè)一次額定電流,A；Im2為主變中壓側(cè)二次額定電流,A；nTAm為主變中壓側(cè)啟動(dòng)輔助冷卻器CT繞組變比。

現(xiàn)場主變過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器定值按主變壓器額定負(fù)荷80 %整定過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器，即動(dòng)作電流：

Izd=80%×Im2=0.8×2.975=2.38(A)

式中：Izd—為整定電流繼電器啟動(dòng)輔助冷卻器的動(dòng)作電流；由以上計(jì)算過程可得：2號(hào)主變過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器電流繼電器整定電流值為2.38 A。

2.3 故障點(diǎn)分析及查找

由于在此為分析輔助冷卻器啟動(dòng)，故只繪制輔助冷卻器啟動(dòng)相關(guān)回路原理圖，詳見圖2輔助冷卻器啟動(dòng)回路原理圖。

圖2 輔助冷卻器啟動(dòng)回路圖

圖中：KT2—為啟動(dòng)備用冷卻器回路時(shí)間繼電器及其延時(shí)閉合輔助觸點(diǎn)；SY為工作/試驗(yàn)位置轉(zhuǎn)換開關(guān)；SC為工作/輔助/備用狀態(tài)裝換開關(guān)；K4為啟動(dòng)備用冷卻器回路中間繼電器及其輔助觸點(diǎn)；K3NO1、K3NO2為過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器回路中間繼電器K3輔助觸點(diǎn)。

先分析是否為正常情況下達(dá)到啟動(dòng)條件臨界值而致使輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)及停止？

(1)主變達(dá)到過負(fù)荷定值致使電流繼電器KA2動(dòng)作使得回路中KA2觸點(diǎn)閉合，從而導(dǎo)致此現(xiàn)象；

(2)主變油面溫度達(dá)到55 ℃致使POP1 55觸點(diǎn)閉合，從而導(dǎo)致此現(xiàn)象。

查看后臺(tái)監(jiān)控畫面顯示主變中壓側(cè)電流及主變中壓側(cè)測控發(fā)現(xiàn)中壓側(cè)一次電流425.86 A，由此亦可推算出流過KA2繼電器的電流為：

式中：IKA2為流過KA2電流繼電器的計(jì)算電流，A；Imfh1為中壓側(cè)負(fù)荷電流一次值，A；nTAm為接入KA2電流繼電器的繞組CT變比。

由上計(jì)算結(jié)果可知主變未達(dá)到啟動(dòng)輔助冷卻器的電流值，故此判斷不是過負(fù)荷導(dǎo)致輔助冷卻器啟動(dòng)、比臨界值小0.61 A，更不可能導(dǎo)致頻繁啟動(dòng)；

查看后臺(tái)顯示主變壓器油面溫度為39.7 ℃，再至現(xiàn)場查看油面溫度表溫度為40 ℃左右，未達(dá)到啟動(dòng)輔助冷卻器的溫度值，故此判斷不是油溫高導(dǎo)致輔助冷卻器啟動(dòng)、比臨界值低近15 ℃，也不可能導(dǎo)致頻繁啟動(dòng)；

以上分析說明輔助冷卻器為非正常啟動(dòng)。

由圖2可知該回路中繼電器及相關(guān)繼電器觸點(diǎn)眾多，由此能造成輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)及停止原因也比較多，因此我們需分析具體有哪些原因可以造成輔助冷卻器非正常頻繁啟動(dòng)。

結(jié)合圖1、圖2分析可知能導(dǎo)致輔助冷卻器啟動(dòng)的原因可能性較大的有：

(1)啟動(dòng)輔助冷卻器的中間繼電器K3繼電器用于回路中的兩個(gè)常開觸點(diǎn)K3NO1及K3NO2誤閉合、復(fù)位，可直接導(dǎo)致輔助冷卻器啟動(dòng)及停止；

(2)用于冷卻器啟動(dòng)條件回路中的過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器電流繼電器KA2的常開觸點(diǎn)KA2誤閉合、復(fù)位，從而致使中間繼電器K3繼電器頻繁動(dòng)作復(fù)歸，繼而導(dǎo)致輔助冷卻器啟動(dòng)及停止；

(3)時(shí)間繼電器KT1延時(shí)閉合觸點(diǎn)誤閉合；

(4)用于冷卻器啟動(dòng)條件回路中的油溫高啟動(dòng)輔助冷卻器油面溫度表POP1的常開觸點(diǎn)POP1 55誤閉合、復(fù)位，從而致使中間繼電器K3繼電器頻繁動(dòng)作復(fù)歸，繼而導(dǎo)致輔助冷卻器啟動(dòng)及停止。

通過以上分析,我們根據(jù)得出的結(jié)果逐一在輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)及停止過程中查找故障點(diǎn)，先用短接回路中觸點(diǎn)的方法測試，查看輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)、停止現(xiàn)象是否繼續(xù)存在來判斷。測試現(xiàn)象及是否有可能為該原因結(jié)果見表1：

表1 短接觸點(diǎn)測試結(jié)果表

經(jīng)過上述推斷：有可能是KA2觸點(diǎn)、KT1觸點(diǎn)或POP1 55觸點(diǎn)導(dǎo)致；再用分別斷開這三個(gè)觸點(diǎn)方法查看輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)、停止現(xiàn)象是否繼續(xù)存在來判斷；測試現(xiàn)象及是否有可能為該原因。結(jié)果見表2：

表2 斷開觸點(diǎn)測試結(jié)果表

綜上所述，造成輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)、停止的原因是KA2或KT1觸點(diǎn)。而KA2觸點(diǎn)頻繁吸合、復(fù)位可造成KT1觸點(diǎn)伴隨出現(xiàn)頻繁吸合、復(fù)位現(xiàn)象，并且時(shí)間繼電器KT1動(dòng)作燈同時(shí)出現(xiàn)頻繁點(diǎn)亮、熄滅現(xiàn)象，所以基本可以確定是KA2觸點(diǎn)造成輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)、停止。

3 異常點(diǎn)確定及處理

下面需要找出什么原因?qū)е翶A2觸點(diǎn)頻繁吸合、復(fù)位。KA2觸點(diǎn)為電流繼電器常開觸點(diǎn)，只有可能是電流繼電器在頻繁動(dòng)作、復(fù)歸；確定是否是電流繼電器導(dǎo)致需要對(duì)電流繼電器進(jìn)行加量校驗(yàn)，由于接入KA2電流繼電器還串接入用于過負(fù)荷鎖閉有載調(diào)壓電流繼電器KA1回路中，在對(duì)KA2進(jìn)行校驗(yàn)前需對(duì)該電流回路做好安全措施，該電流完整回路如圖3。

圖3 過負(fù)荷啟風(fēng)冷電流回路圖

圖中：KA1為過負(fù)荷閉鎖有載調(diào)壓回路電流繼電器；KA2為過負(fù)荷啟動(dòng)輔助冷卻器回路電流繼電器。

具體安全措施為：將電流端子ID7、ID8用兩聯(lián)實(shí)驗(yàn)插針短接，然后解開電流繼電器KA2電流引入、引出線即可；做好安措后的電流回路圖如圖4。

圖4 校驗(yàn)電流繼電器安措圖

做好安全措施后對(duì)KA2進(jìn)行加量測試，共計(jì)測試5次，測試結(jié)果見表3。

表3 原始態(tài)電流繼電器動(dòng)作特性測試表

至此可以最終確定是KA2電流繼電器未校準(zhǔn)精確造成輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)、停止。

為了使主變壓器風(fēng)冷控制系統(tǒng)恢復(fù)正常，防止輔助冷卻器在非正常啟動(dòng)條件下頻繁啟動(dòng)、停止，需要對(duì)過負(fù)荷電流繼電器KA2重新整定校驗(yàn)。

對(duì)KA2電流繼電器按照定值重新校準(zhǔn)后在對(duì)其進(jìn)行5次測試，測試結(jié)果見表4。

表4 校驗(yàn)后電流繼電器動(dòng)作特性測試表

根據(jù)上表測試數(shù)據(jù)可以得出電流繼電器整定校驗(yàn)正確，可以投入運(yùn)行，恢復(fù)安措，接好電流繼電器KA2電流引入、引出線，取下連接電流端子ID7、ID8用兩聯(lián)實(shí)驗(yàn)插針即可。

綜上所述，造成輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)、停止的原因是KA2電流繼電器動(dòng)作電流整定值錯(cuò)誤導(dǎo)致。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

主變壓器風(fēng)冷控制系統(tǒng)原理、回路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)過程依靠許多繼電器來實(shí)現(xiàn)。故障時(shí)，查找原因困難，但是只要分析清楚各種狀態(tài)下的冷卻器控制回路中各個(gè)元器件在回路中的作用，便可以簡化故障、異常處理過程，能夠省時(shí)省力的完成工作任務(wù)。本文通過對(duì)某330 kV變電站2號(hào)主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)輔助冷卻器頻繁異常啟動(dòng)問題的研究，分析輔助冷卻器頻繁啟動(dòng)原因，及時(shí)準(zhǔn)確查找故障點(diǎn)，為主變風(fēng)冷系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

通過以上分析方法可以及時(shí)處理由于啟動(dòng)條件誤動(dòng)、觸點(diǎn)誤動(dòng)、繼電器誤動(dòng)等原因造成的故障、異常。

4.2 建議

(1)在主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)中使用的電流繼電器或溫度繼電器都應(yīng)在主變投入運(yùn)行前嚴(yán)格按照校驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行校驗(yàn)，防止整定動(dòng)作值有誤；

(2)用于主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)中的繼電器盡量少用電磁式繼電器，電磁式繼電器在性能、精度方面都不如電子式繼電器；

(3)常規(guī)主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)原理復(fù)雜、繼電器繁多、接線復(fù)雜、回路繁復(fù)，建議在今后新投運(yùn)變電站盡量使用PLC控制風(fēng)冷控制系統(tǒng)，老舊變電站結(jié)合大修技改大修等項(xiàng)目進(jìn)行更換。