摘要：針對(duì)現(xiàn)場變電站強(qiáng)油循環(huán)變壓器XKPF-1冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，闡述XKPF-1強(qiáng)油風(fēng)冷控制系統(tǒng)在運(yùn)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(yàn)發(fā)現(xiàn)存在的問題和設(shè)備的設(shè)計(jì)缺陷，并對(duì)此提出優(yōu)化方案，從而彌補(bǔ)了其冷卻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷，保證對(duì)冷卻系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、有效監(jiān)控，確保變壓器安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變壓器；風(fēng)冷；故障分析

作者簡介：羅宇（1969-），女，重慶人，重慶電力高等?？茖W(xué)校實(shí)訓(xùn)部，講師，工程師。（重慶?400053）

中圖分類號(hào)：TM407?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）27-0145-02

XKPF-1強(qiáng)油風(fēng)冷控制箱，用于控制大型變壓器強(qiáng)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(qiáng)油循環(huán)變壓器的冷卻系統(tǒng)應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立的工作電源，并能自動(dòng)切換。當(dāng)工作電源故障時(shí)，應(yīng)投入備用電源并發(fā)出音響及燈光信號(hào)。強(qiáng)油循環(huán)變壓器因冷卻系統(tǒng)故障而導(dǎo)致全部冷卻器停運(yùn)（停止風(fēng)冷變壓器的油泵和風(fēng)扇）時(shí)，允許帶額定負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)遵守制造廠規(guī)定，若制造廠無規(guī)定，則允許帶額定負(fù)荷運(yùn)行20分鐘。若變壓器上層油溫未達(dá)到75℃，則可繼續(xù)運(yùn)行直至上層油溫達(dá)到75℃，但切除全部冷卻器后總的運(yùn)行時(shí)間不得超過1小時(shí)。當(dāng)冷卻器全停時(shí)，應(yīng)及時(shí)可靠地發(fā)出預(yù)告信號(hào)。

如果XKPF-1強(qiáng)油風(fēng)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(shí)“工作電源故障”信號(hào)甚至不發(fā)任何信號(hào)，將嚴(yán)重影響到監(jiān)盤的正確性，直接威脅到變壓器的安全運(yùn)行。本文將對(duì) XKPF-1強(qiáng)油風(fēng)冷控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的特殊故障以及故障分析和解決方案進(jìn)行詳細(xì)敘述。問題的解決有利于此類設(shè)備正常運(yùn)行，有利于準(zhǔn)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(shí)發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重隱患，為處理相關(guān)故障提供參考、爭取時(shí)間。

一、強(qiáng)油風(fēng)冷變壓器冷卻原理

強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)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(yùn)轉(zhuǎn)，強(qiáng)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(fēng)扇吹風(fēng)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(fēng)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(dāng)冷卻器全停時(shí)，變壓器不能持續(xù)運(yùn)行，否則將可能導(dǎo)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(hào)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(hào)主變遠(yuǎn)方溫度顯示異常升高，但并無信號(hào)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(dòng)作。經(jīng)過檢查并未發(fā)現(xiàn)其他問題，將其恢復(fù)后，運(yùn)行正常（在得出故障原因后推測，主控室監(jiān)控屏應(yīng)該出現(xiàn)1號(hào)主變I工作電源故障信號(hào)燈亮熄交替多次后熄滅的情況，值班員應(yīng)是監(jiān)盤不力，沒有注意到這短暫的信號(hào)，所以才稱無信號(hào)發(fā)出）。

（2）變電站現(xiàn)場的2號(hào)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(hào)主變遠(yuǎn)方溫度顯示異常升高，但并無信號(hào)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(dòng)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(xiǎn)熔斷，更換保險(xiǎn)后恢復(fù)運(yùn)行。

三、設(shè)備特殊故障分析

由XKPF-1強(qiáng)油風(fēng)冷控制系統(tǒng)原理圖可知，冷卻器的油泵和風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)，都由二個(gè)獨(dú)立電源供電，二個(gè)電源工作狀態(tài)，由KK轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行電源選擇，對(duì)電源進(jìn)行選擇之后，1C或2C常開接點(diǎn)閉合導(dǎo)致冷卻器電源小母線帶電，通過1KD、1R、熱繼電器常閉接點(diǎn)及1KK開關(guān)5、6接點(diǎn)接通1Cb、1Cf兩繼電器，繼電器勵(lì)磁，1Cb、1Cf的動(dòng)閉接點(diǎn)閉合，導(dǎo)通對(duì)應(yīng)的油泵和風(fēng)扇，從而使冷卻器工作。整個(gè)系統(tǒng)包括電源自動(dòng)控制回路，各冷卻器控制回路及信號(hào)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(yàn)，發(fā)現(xiàn)工作電源自動(dòng)控制回路1RD 保險(xiǎn)與保險(xiǎn)座之間接觸不良，會(huì)導(dǎo)致時(shí)斷時(shí)連，當(dāng)1RD斷開時(shí)，1C接觸器失磁，其主觸頭斷開。此時(shí)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(jī)斷電，同時(shí)1YJ線圈斷電，其輔助接點(diǎn)閉合。由于這時(shí)1C輔助動(dòng)斷接點(diǎn)閉合接通2C線圈而勵(lì)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(jī)重新通電啟動(dòng)。之后，保險(xiǎn)1RD又連通，1YJ線圈勵(lì)磁，它的動(dòng)斷觸點(diǎn)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(jī)斷電。此時(shí)由于2C輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，使1C線圈勵(lì)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(fù)正常，所有在工作位置的電機(jī)重新通電啟動(dòng)。之后，1RD又一次斷開，重復(fù)前面的過程。當(dāng)頻率達(dá)到一定范圍時(shí)，就導(dǎo)致1YJ、2YJ頻繁切換，電機(jī)頻繁啟動(dòng)，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(jī)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(shí)間大電流作用在熱繼電器上，經(jīng)過時(shí)間的積累，最終導(dǎo)致熱繼電器1RJb和1RJ1～1RJn相繼動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使1Cb和1Cf線圈失磁，1Cb和1Cf接觸器主觸點(diǎn)斷開，斷開電機(jī)，進(jìn)行保護(hù)，最終導(dǎo)致這種特殊情況下的冷卻器全停。

接觸不良的保險(xiǎn)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(xiǎn)松動(dòng)、接觸不良過程中，由于1YJ不斷通斷電，勵(lì)磁失磁交替出現(xiàn)，所以將發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變I段工作電源故障信號(hào)燈亮熄交替出現(xiàn)。當(dāng)保險(xiǎn)與保險(xiǎn)座最終接通時(shí)，I段工作電源故障信號(hào)燈熄滅，發(fā)出冷卻器全停信號(hào)的判據(jù)為1YJ、2YJ、1ZJ同時(shí)失磁。此時(shí)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(hào)不會(huì)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(shí)1號(hào)主變I段工作電源故障信號(hào)間斷地出現(xiàn)，冷卻器全停后，保險(xiǎn)最終接通，就沒有任何信號(hào)發(fā)出。這種事故的發(fā)生將嚴(yán)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(dāng)時(shí)監(jiān)盤人員應(yīng)該未留意到短暫異常信號(hào)，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(dǎo)致嚴(yán)重后果。因?yàn)樵摴收喜槐阌诎l(fā)現(xiàn)，也應(yīng)該從設(shè)計(jì)上進(jìn)行解決。

（2）設(shè)備特殊故障2分析。根據(jù)圖1、圖2可知，當(dāng)出現(xiàn)I工作電源A相保險(xiǎn)熔斷時(shí)，因?yàn)榭刂齐娫唇佑贑相，所以控制電源并未消失，此時(shí)1YJ、2YJ仍然勵(lì)磁，控制回路狀態(tài)不變，電源不會(huì)自動(dòng)切換，冷卻器全停事故和I、II工作電源故障信號(hào)不會(huì)發(fā)出。由于冷卻器處于斷相運(yùn)行狀態(tài)，三相異步電機(jī)無法正常運(yùn)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(yīng)時(shí)間后，熱繼電器1RJb和1RJ1～1RJn相繼動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使1Cb和1Cf線圈失磁，1Cb和1Cf接觸器主觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)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(hào)的判據(jù)為1YJ、2YJ、1ZJ同時(shí)失磁。此時(shí)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(hào)不會(huì)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(xiǎn)熔斷后，無任何信號(hào)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(yùn)，甚至變壓器燒毀的嚴(yán)重事故。

四、設(shè)備改進(jìn)方案

上面兩種缺陷因?yàn)槎际怯捎跓崂^電器動(dòng)作而使冷卻器全停，可以一起進(jìn)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(shí)在信號(hào)回路加入一個(gè)冷卻器電源小母線缺相失電監(jiān)視回路。該信號(hào)回路可以在電源缺相和失壓后發(fā)出信號(hào)并保持。當(dāng)冷卻器電源小母線缺相或失壓時(shí)，繼電器KV失磁，KV動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合接通XJ信號(hào)繼電器，XJ線圈勵(lì)磁，XJ觸點(diǎn)閉合，冷卻器電源小母線缺相失壓報(bào)警信號(hào)發(fā)出。這里XJ信號(hào)繼電器使用的是DX-31/220V型號(hào)，該繼電器具有機(jī)械閉鎖功能，當(dāng)XJ觸點(diǎn)閉合后，如未人工恢復(fù)，觸點(diǎn)將保持閉合，冷卻器電源小母線失電報(bào)警燈將長亮。所以一旦指示燈亮，值班員應(yīng)該到現(xiàn)場確認(rèn)冷卻器工作狀態(tài)，因?yàn)閄J信號(hào)繼電器設(shè)置在主變現(xiàn)場，確認(rèn)狀態(tài)后，進(jìn)行信號(hào)復(fù)歸。在停用變壓器或倒換電源時(shí)，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(hào)。

五、設(shè)備改進(jìn)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(bào)警燈會(huì)一直點(diǎn)亮，直到值班人員發(fā)現(xiàn)。值班人員發(fā)現(xiàn)信號(hào)后，可以及時(shí)對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，正好彌補(bǔ)了設(shè)備本身的設(shè)計(jì)缺陷。添加系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行投退，不影響設(shè)備原有的功能。避免因信號(hào)不明顯或無信號(hào)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(shí)間，威脅電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

六、結(jié)束語

變壓器是變電站的重要設(shè)備，強(qiáng)油循環(huán)變壓器的冷卻系統(tǒng)對(duì)變壓器的正常安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了確保對(duì)冷卻系統(tǒng)運(yùn)作情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，必須要加強(qiáng)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(hào)指示判斷，還可以根據(jù)變壓器遠(yuǎn)方溫度情況進(jìn)行判別。還要加強(qiáng)現(xiàn)場巡視，弄清楚系統(tǒng)工作原理，針對(duì)性地進(jìn)行事故預(yù)想。同時(shí)從設(shè)備本身而言，還應(yīng)相應(yīng)提高信息的采集量和準(zhǔn)確度，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使其更加滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際需求，提高監(jiān)盤人員所采集信息的準(zhǔn)確度和可靠性。

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（責(zé)任編輯：劉輝）