李洪偉,祖樹濤

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司,石家莊 050071)

500 k V變電站主變壓器風(fēng)冷裝置跳閘的原因分析及處理

李洪偉,祖樹濤

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司,石家莊 050071)

對一起500 k V變電站主變壓器風(fēng)冷裝置跳閘故障進(jìn)行分析,認(rèn)為控制回路絕緣降低是風(fēng)冷裝置跳閘的主要原因,提出相關(guān)的處理措施及防范建議。

變壓器;風(fēng)冷裝置;控制回路;電纜絕緣

風(fēng)冷裝置是為了降低變壓器油溫,防止變壓器長期處于高溫狀態(tài),造成絕緣老化。通過對變壓器故障檢修和維護(hù)量進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計,可看出在正常運(yùn)行時,變壓器本身的故障率較低,90%的故障發(fā)生在風(fēng)冷控制回路,最嚴(yán)重的故障可使變壓器減負(fù)荷和停運(yùn),如果風(fēng)冷裝置全停,甚至?xí)?dǎo)致變壓器因溫度過高而燒毀[15]。每年7、8月份,我國北方高溫多雨,變壓器負(fù)荷較大,風(fēng)冷裝置的可靠運(yùn)行直接關(guān)系到變壓器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。以下介紹一起500 k V變電站主變壓器風(fēng)冷裝置由于控制回路絕緣降低導(dǎo)致跳閘的故障。

1 概述

某500 k V變電站2號主變壓器的型號為0DFPSZ-250000/500,冷卻方式為ODAF/ONAF/ ONAN(100%/80%/60%),為強(qiáng)油風(fēng)冷自耦變壓器,采用XKWFP-21/10+4型風(fēng)冷控制箱,于2008年10月投運(yùn)。該風(fēng)冷控制箱為戶外強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷裝置,最多支持10臺風(fēng)扇電機(jī),4臺油泵電機(jī)運(yùn)行,其主要部件包括:電磁式交流繼電器、組合開關(guān)、交流接觸器、熱偶和溫控器等。

2013年7月6日08:51,2號主變壓器風(fēng)冷W相監(jiān)控機(jī)報“W相啟動及加熱電源故障”,W相風(fēng)冷控制箱內(nèi)“啟動電源”小開關(guān)跳開,“啟動及加熱電源故障”告警燈亮。2013年7月19日09:51,2號主變壓器風(fēng)冷W相再次報同樣故障。U、V相分別于2013年7月22日09:49和2013年7月24日20:14發(fā)生同樣故障。

2 故障情況介紹

變壓器風(fēng)冷裝置發(fā)生故障的原因主要有:電源故障,繼電器元件老化,風(fēng)機(jī)、油泵及油流繼電器損壞,控制回路斷線、短路等。

2013年7月6日,現(xiàn)場檢查風(fēng)冷控制箱QM2斷路器(型號為C65N(C)-17871/SD,最大斷開電流為6 A)處于斷開狀態(tài),懷疑該斷路器有問題,更換QM2,投上后沒有再發(fā)故障信號。2013年7月19日,第2次處理故障時,發(fā)現(xiàn)W相北側(cè)溫度計進(jìn)水,對此溫度計進(jìn)行了更換。2013年7月22日,U相再次出現(xiàn)此故障也更換了QM2。2013年7月25日,對V相風(fēng)冷跳閘故障進(jìn)行檢查。由于三相風(fēng)冷裝置相繼出現(xiàn)相同故障,判斷故障應(yīng)該在風(fēng)冷控制回路的公共節(jié)點(diǎn)上。在現(xiàn)場重點(diǎn)檢查了風(fēng)冷控制箱至主變壓器端子箱、主變壓器端子箱至保護(hù)屏,以及主變壓器端子箱至主變壓器本體端子箱之間的回路?；芈方泳€示意見圖1。

經(jīng)過絕緣測量發(fā)現(xiàn),主變壓器端子箱至保護(hù)屏的19-1611電纜提供電源的三根芯線絕緣不合格,其他回路電纜絕緣都無問題。對19-1611電纜的備用芯也進(jìn)行了絕緣測量,同樣發(fā)現(xiàn)絕緣很低,由此判斷此電纜進(jìn)水受潮,造成風(fēng)冷控制回路短路接地。由于19-1611電纜備用芯也無法使用,現(xiàn)場對19-1611電纜的三根芯線19A-1611、19B-1611、19C -1611進(jìn)行了拆除、隔離。由于端子箱至保護(hù)屏提供電源的第1回路19-1511電纜絕緣無問題,可以保證2號主變壓器三相風(fēng)冷裝置按負(fù)荷正常啟動。

圖1 控制回路接線示意

3 故障原因分析

該變電站2號主變壓器的冷卻方式為ODAF/ ONAF/ONAN(100%/80%/60%),即在60%額定負(fù)荷下主變壓器處于自然冷卻(ONAN),60%～80%額定負(fù)荷下風(fēng)扇啟動(ONAF),80%～100%額定負(fù)荷下風(fēng)扇、油泵均啟動(ODAF)。此次故障就是因為按負(fù)荷啟動回路中的電纜進(jìn)水引起的控制回路故障。故障點(diǎn)在風(fēng)冷控制回路的位置如圖2、3所示。

圖2 QM2在控制回路中的位置

圖3 QM2的控制線路

從圖2、圖3上可以看出,跳閘斷路器QM2是風(fēng)冷電源啟動開關(guān),當(dāng)控制回路電流異常增大時會自動斷開,風(fēng)冷裝置將無法運(yùn)行。19-1161電纜和19-1151電纜是并接關(guān)系,其進(jìn)水受潮,絕緣降低,會造成風(fēng)冷裝置按負(fù)荷啟動控制回路上口短路接地。故障等效電路見圖4。

圖4 故障等效電路

由于R1、R2為并聯(lián)關(guān)系,總電阻R=R1*R2/ (R1+R2),控制回路總電阻將減少,總電流增大,當(dāng)總電流大于斷路器的保護(hù)電流時,就造成QM2跳閘。隨著電纜進(jìn)水情況的加重,絕緣將進(jìn)一步降低,當(dāng)R2=0Ω時,風(fēng)冷啟動控制回路將被完全短路,風(fēng)冷裝置將無法啟動,造成三相全停故障。

故障處理時,前2次QM2跳閘,懷疑QM2老化進(jìn)行了更換。當(dāng)時控制回路絕緣有一定的恢復(fù),更換后并沒有馬上跳閘。隨著時間的積累,電纜進(jìn)水受潮嚴(yán)重,造成了風(fēng)冷裝置三相跳閘。因此,控制回路絕緣降低是2號主變壓器風(fēng)冷裝置跳閘的真正原因。

4 故障的處理措施及防范建議

針對此次故障,為保證風(fēng)冷裝置按負(fù)荷啟動2路電源供電的可靠性,2013年7月28日更換了19 -1611電纜,更換后風(fēng)冷裝置運(yùn)行正常,沒有再次出現(xiàn)上述故障。為避免類似故障的發(fā)生,有針對性的提出以下防范建議:

a.在多雨季節(jié),加強(qiáng)控制回路絕緣監(jiān)視,電纜溝的檢查,防止電纜溝出現(xiàn)積水現(xiàn)象。

b.加強(qiáng)對風(fēng)冷控制箱以及本體儀表的密封性檢查,做到防水、防潮,避免因控制回路進(jìn)水受潮而導(dǎo)致風(fēng)冷故障。

c.排查風(fēng)冷裝置的元件和接線,對易老化的元件和接線及時進(jìn)行更換,對松動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行緊固。

d.做好風(fēng)冷裝置備品備件的儲備,尤其對運(yùn)行時間較長的設(shè)備,備件的數(shù)量應(yīng)充足。

5 結(jié)束語

電力變壓器是電力系統(tǒng)中主要電氣設(shè)備之一,其可靠運(yùn)行直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全。風(fēng)冷裝置是保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行重要的輔助設(shè)備。由于受到各種因素的影響,風(fēng)冷裝置可能出現(xiàn)異常狀況或設(shè)備故障,因此,在日常的工作中,有必要做好風(fēng)冷裝置的運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)改造,并制定反事故措施,以避免出現(xiàn)變壓器溫度過高的情況,保證變壓器的安全可靠運(yùn)行。

[1] 羅 宇,朱鐵軍,秦江偉.220 k V變電站強(qiáng)迫油風(fēng)冷控制系統(tǒng)異常原因分析與改進(jìn)[J].重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報,2012, 17(6):6870.

[2] 周多思,劉春艷,唐海浪.強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器冷卻電源全停故障分析[J].湖南電力,2012,32(6):49-50,53.

[3] 李紀(jì)昌,陳 浩,張 毅,等.500 k V變電站主變風(fēng)冷全停保護(hù)誤動故障分析及防范措施[J].電工技術(shù),2012(4):56.

[4] 安 勇,劉雪寒,趙劍鋒.一起強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷變壓器的冷卻回路故障分析[J].電力安全技術(shù),2012,14(9):40-41.

[5] 趙玉會.一起風(fēng)冷系統(tǒng)問題引起主變跳閘事件分析[J].機(jī)械與自動化,2013(4):97.

本文責(zé)任編輯:齊勝濤

Cause Analysis and Treatment on 500 kV Substation Main Transformer Air-cooled Device Tripping

This paper introduces a 500 k V substation main transformer air cooling device failure,analyzes and considers that the main reason of the air-cooled unit tripped is the reduced control loop insulation,and proposes measures to deal with failure and prevention recommendations.

transformer;air-cooled device;control loop;cable insulation

TM412

B

1001-9898(2014)02-0037-03

2013-10-24

李洪偉(1981-),男,工程師,主要從事變壓器、避雷器、電容器等設(shè)備的檢修和維護(hù)工作。