220kV主变因冷却器全停跳闸原因分析及对策

220kV主变因冷却器全停跳闸原因分析及对策

房永强

广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000

摘要：随着用户对电网供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全稳定运行对电网及用户显得尤为重要，作为变压器辅助设备的冷却器控制系统也更应受到关注。本文针对220kV主变压器冷却器全停事故的原因进行了分析，并提出相关技术解决策略。

关键词：220kV；变压器；冷却系统；故障

0引言

电力变压器是变电站的核心设备，在电网的运行中，变压器是电力系统的重要组成部分，是变电站的心脏。而主变风冷系统是保证变压器正常运行最重要的辅助设备，由于受到各种因素的影响，可能出现各种异常状态、故障，如果故障不能及时被排除，则会造成部分线路失压，影响供电可靠性。因此，做好冷却系统的运行维护、技术改造和反事故措施是非常重要的一项工作。

1问题的提出

2015年8月19日，某220kV变电站2号主变压器冷却器突然全停告警，2号主变压器测控屏发出“2号主变压器冷却器全停”、“2号主变压器冷却器1号主接触器故障”和“2号主变压器冷却器2号主接触器故障”3个告警信号。19：06接到调度指令后，运维人员退出2号主变压器冷却器故障跳闸出口压板，为使冷却器尽快恢复工作，运维人员按下1号、2号主接触器故障信号复归按钮，冷却器恢复运行，“2号主变冷却器全停”信号复归。

2220kV主变因冷却器全停跳闸原因分析

此变电站共有2台容量均为150MVA的主变压器，型号为SFPSZ-150000/220，冷却方式均为强迫油循环风冷式。每台变压器设有3台冷却器，1号冷却器在“工作位置”，2号冷却器在“辅助位置”，3号冷却器在“备用位置”，每台冷却器配备3组风机，1台油泵。为了保证冷却器不间断工作，其控制系统设有2组分别来自2台不同站用变压器的独立工作电源：电源1号和电源2号，2路电源互为备用。图1为2号主变压器冷却器控制系统电源回路，主要实现2路电源的自动切换功能。图1中QF为交流断路器，KMM为交流主接触器，KT为时间继电器，FU为熔断器，CK1为转换开关，正常运行时1号电源为工作电源，2号电源为备用电源，即CK1的⑤和⑥端连通、⑨和⑩端连通，KX为电压监视继电器，KX1、KX2用于监测2路进线工作电压以及2组电源的切换控制，其下限整定值为173V，KX3用于监测主接触器KMM1和KMM2以下线路的工作电源电压，其下限整定值为194V。图2为2号主变压器冷却器控制系统信号回路，通过继电器的相互控制使相应的信号灯亮起，以达到故障报警的目的。当KMM1线圈励磁，KX3线圈失磁时，KMM1开关闭合，KT6线圈励磁，“1号主接触器故障及信号手动复位回路”自保持，K9线圈励磁，“1号主接触器故障回路”导通，RD5灯亮，报1号主接触器故障。同理，若RD6灯亮，则报2号主接触器故障。

通过对故障现象进行分析，造成冷却器全停的影响因素有以下3点：

（1）1号和2号工作电源均失压，风机和油泵失去工作电压，从而造成冷却器全停。但系统并未报出“1号工作电源故障”和“2号工作电源故障”信号，且用万用表测量1号工作电源三相相电压为217V、217V、216V，2号工作电源三相相电压为216V、216V、215V，工作电源电压正常，所以此影响因素非故障原因。

（2）控制回路某处断开导致回路不通，冷却器停止工作。对冷却器本体、控制系统回路及各元件进行了检查，并未发现有短路现象及各元件损坏现象，而且复归后冷却器正常工作，因此也可排除此影响因素。

（3）电压监视继电器KX1、KX2和KX3整定值设置不当。正常情况下，当控制系统1号工作电源回路发生故障后，2号备用电源应快速切换，以保证冷却器不间断工作，但在此次故障中，1号和2号电源回路均处于断开状态，以致冷却器失去供电电源，停止工作。为了更好地找出2号主变冷却器故障原因，也为了杜绝类似故障的发生，保障供电可靠性，调出当日2号主变压器事件顺序记录（Sequenceofevent，SOE）如下：

①2015年8月19日19时4分39秒466，2号主变压器冷却器1号主接触器故障动作；

②2015年8月19日19时4分39秒829，2号主变压器冷却器全停告警动作；

③2015年8月19日19时4分39秒862，2号主变压器冷却器全停告警复归；

④2015年8月19日19时4分44秒191，2号主变压器冷却器2号主接触器故障动作；

⑤2015年8月19日19时4分44秒556，2号主变压器冷却器全停告警动作；

⑥2015年8月19日19时38分21秒，2号主变压器冷却器2号主接触器故障复归；

⑦2015年8月19日19时38分23秒886，2号主变压器冷却器全停告警复归；

⑧2015年8月19日19时38分24秒603，2号主变压器冷却器1号主接触器故障复归。

从主变压器SOE中可以发现，在1号主接触器KMM1断开后瞬间，2号主接触器KMM2闭合，冷却器全停告警复归，由此表明1号和2号电源自动切换回路完好，此时推测故障原因可能由外界条件引起，而非回路器件和线路问题。5秒后2号主接触器KMM2断开，冷却器再次全停告警，由此推测故障原因可能为电源失压，报警信号RD5、RD6灯亮，即控制系统“1号主接触器故障”、“2号主接触器故障”。从图1和图2分析可知，RD6灯亮是由开关K7或K10闭合所致，若由开关K7闭合所致，需K7线圈励磁，KT1线圈励磁，而KT1线圈不可能得电，因此RD6灯亮只能由开关K10所致，在这种情况下，只有当KMM2线圈励磁和KX3线圈失电才能实现。

进一步调出19：00至19：15期间1号、2号电源三相相电压波形图，发现1号、2号电源的相电压均低至180V。

上述分析可知，此次故障原因为2台站用变压器10kV进线电压降低，致使其出线电压降低，导致1号、2号冷却器电源电压降至180V。此时1号冷却器电源电压高于KX1整定值173V，却低于KX3整定值194V时，KX1线圈得电，主接触器KMM1闭合正常工作，但KX3线圈不得电，继而KT6线圈励磁，“1号主接触器故障及信号手动复位回路”自保持，1号主接触器故障指示信号灯亮，同时主接触器KMM1断开，瞬间2号冷却器备用电源控制回路接通，冷却器正常工作，但由于2号冷却器电源电压仍低于194V，同样原理使得主接触器KMM2断开，造成冷却器同时失去两路电源，停止工作。

综上所述，此次故障原因为变电站内2台站用变压器电压降低和冷却器控制回路电压监视继电器整定值设置不当所致。

3改进策略

由于本文变压器冷却器工作电压为220±44V，即可在176～264V范围正常工作，为防止故障再次发生，针对故障原因，对控制系统做了如下处理：

（1）为防止站用变压器电压波动使冷却器电源电压降至176V及以下，10kV母线多投入1组电容器，并将2台站用变压器的低压控制档位调高，使其低压保持在226V左右。

（2）将电压监视继电器KX1、KX2和KX3下限整定值均调至176V，以防止KX1和KX2励磁，KX3失电的现象出现。

4效果评价

（1）变电站内2台站用变压器低压控制档位定值调高后，冷却器的工作电压始终保持在200～226V，从而保证了变压器冷却器的正常运行。

（2）电压监视继电器KX1和KX2、KX3下限整定值均设定为176V后，不再出现继电器KX1和KX2得电，而继电器KX3失电的情况，控制回路恢复正常运行。

（3）在未采取上述措施前，此类故障每个月平均出现2～3次，而每次只能通过人工及时复归整定值使冷却器恢复运行，浪费人力物力，也不能从根本解决问题。改进措施实施之后，从2015年8月到2016年2月，此变电站冷却器运行正常，即使站用变压器10kV母线电压出现波动，也未出现冷却器全停和其他异常现象。

5结论

综上所述，有效的运行管理和维护工作是保证变压器安全运行重要条件，为避免冷却系统故障影响变压器的运行，采取提高冷却器工作电压和调整电压监视继电器整定值的改进方法，可以稳定主变压器冷却器的工作电压，消除导致冷却器全停的事故隐患，保障主变压器的安全稳定运行。

参考文献

[1]吴旭涛,邢琳.两起220kV变电站主变压器跳闸故障分析[J].宁夏电力.2016(04).

[2]汪毅,陈泓岩.一起主变压器差动保护误动事故的分析[J].宁夏电力.2015(04).