主变风冷启动回路故障的分析与处理0001

主变风冷启动回路故障的分析与处理摘要：电力系统在国家经济发展的大背景下，通过投入人力物力，新技术不断在电力系统应用，并对电磁系统变电站进行综合自动化改造，截至目前综合自动化变电站已经成为国内电力配电的主流，少数变电站已经建成数字化和智能化变电站。可是变压器风冷控制系统还是采用电磁元件，无法和综合自动化设备形成优化对接。本文对风冷启动回路进行了详细分析，得出了该风冷启动回路若元件短路则会造成交流电源开关跳闸，使得接触器无法正常工作从而造成整个冷却系统停止运行，导致变压器油温持续升高的结论。针对该风冷启动回路所存在的设计缺陷，本文提出了相应的解决办法，对风冷启动回路进行了改进，同时对其他变电站相似设计的风冷回路提出了整改措施，消除了安全隐患。关键词：风冷启动回路；故障；处理引言变压器在运行中初次级线圈和铁芯都会产生热量，变压器油流经这些部位利用热传导作用带走热量再散发在环境空气中，变压器产生的热量多少与负载大小成正比，散热的好坏与周围环境直接相关。负载的变化表现为基础负荷与周期性负荷的叠加。同时，变压器也不会总在最坏散热情况下运行，夏季温度最高可到40°C室外太阳直射温度可达50〜60°C，但冬季只有10°C以下，甚至达到-30°C。根据负荷情况和环境温湿度的变化，开启部分风机，这样的控制策略对变压器安全运行是可行的。冷风机的可利用小时数是有限的，随着投运时间线性递减。在保证变压器散热需要的前提下，适当减少部分冷风机的投运时间，可提高设备使用寿命。1问题分析老式风冷控制系统设备元器件容易损坏，危及检修人员安全，主要是因为主变风冷控制系统与主变端子箱主变本体非电量信号集成在同一个端子箱内，有交流电窜直流的现象，且没有设独立风冷控制箱，结构不合理。风冷系统故障后不能及时消缺是因为部分运行时间长的变电站风冷控制系统使用PLC单片机模块的电子式风冷控制系统运行时间已达10年，使用单片机进行逻辑编程对风冷控制系统运行智能化程度高，但其软件维护工作量大，对单片机专业知识要求高，导致发生故障时不能及时进行消缺，影响主变投运时间。老式风冷控制系统运行可靠性差，因为部分风冷控制箱两段电嫄切换不可靠，切换过程延时长，动作不及时。告警信号少不能全面反映现场风冷系统工作状态，主要由于老式风冷控制柜操控板面设计不合理缺少告警指示灯。瞬时电压波动影响整个风冷系统的运行可靠性和稳定性，因为部分风冷控制柜采用电压监测器受电压影响幅度大。部分风冷控制箱操作面板及元器件摆放和元器件标签设计不合理，易使运行人员误操作。部分风冷控制箱发生瞬时故障后，不是信号告警不能正常发出，就是告警信号发出之后不易复归。2风冷启动回路的缺点及影响信号回路的不完善，在主变风冷全停故障发生之后一段时间内，无论是装置、后台还是监控方面，均未收到主变通风回路故障信号及告警，对于监控及自动化人员而言，实际上是监控范围内的盲区。本次事件中，如不是及时发现油温有异常升高，将可能会造成更严重的后果。主变风扇是降低主变温度的重要途径，如果风扇全部因故障停止运行，会导致变压器油温上升并长期处于高温状态。在主变重载运行时，若风冷回路出现异常使风扇停止运行且不能发送告警信号至监控，则可能使主变处在长期高温状态下运行。长期高温运行可能损坏主变的绝缘材料的耐压能力和机械强度，变压器的绝缘受损可能引发变压器内部短路，造成主变跳闸等严重事故。当主变油温达到一定值时，变压器油将产生气泡甚至剧烈气化。气泡会降低主变内部绝缘或引发闪络，造成主变损坏。变压器油剧烈气化则可能引发主变起火甚至爆炸，造成主变损毁甚至人员伤亡。所以，主变风冷系统故障不可小视。3整改措施3.1回路稳定性优化（1）改变风扇组控制系统电压方式，贴合实际，实用性更强、更可靠。SPS多功能保护开关启动电源取自PLC内部24V直流电源，利用可控硅的导通来闭合SPS开关。现将控制回路改为交流220V电源控制，直接从一次回路中获得，简单实用，且不受特殊的直流电压方式限制，也不受脆弱的电力电子元件可控硅的限制。（2）将SPS开关改为220V交流电压型号为LC1-D3210M5N的施耐德接触器控制，替代不可靠的SPS开关。利用可靠性更强的施耐德厂家所生产的接触器替代昂贵而不适应户外多变环境的SPS多功能保护开关来控制#5、#6主变风冷控制系统回路，通过接触器来启动风扇或油泵运行，避免了对特定厂家供货、日常维护的依赖。同时，在接触器上加装同样是施耐德厂家生产的辅助触头模块LADN22C，增加了两对常开与常闭触点，一对常开触点接到柜体抽风风扇控制回路，实现当任一接触器工作时，柜体风扇自动启动，一对常闭触点控制回路用，剩下的触点作备用。（3）二次控制系统全面优化、升级。通过拆除SPS开关，改变电源控制模式，增加交流接触器、低压断路器和空气断路器，配合原有PLC程序控制器和系统外部接线，不改变日常运行操作，二次控制回路系统进行了复杂重大的改造，在满足冷却系统功能要求的基础上，新设计主变压器风冷控制系统对回路进行了稳定性优化，果断摒弃了部分原有SPS多功能保护开关不适用和重复的功能，通过重新分布控制开关KK和2ZJ、3ZJ中间继电器的接线，使旧元件适应新回路接线要求，以尽量少的改动和尽可能简单的布线实现目标效果。改造后接线简单明了，占用空间少，运行操作方便、简单。改造后的风冷控制系统投入运行后，设备故障率低，运行稳定，改造效果良好，相比于原来采用SPS多功能保护开关控制更具有运行和经济价值。自主设计的主变风冷系统二次控制回路，在布线工艺、运行性能、监控能力、保护功能等方面得到了全面升级。3.2更换时间继电器选择与之匹配的交流时间继电器必须具备以下特性:①适合频繁励磁;②允许长时间励磁;③启动电压、电流及功率较大;④整定时间应超过3s;⑤至少有一对延时闭合的常开触点。对几种常见的交流时间继电器进行了比较，并对继电器样品进行常规的校验。在以上试验结果的基础上，考虑变压器冷却器控制箱内有足够的空间，我们选择了性能稳定但体积稍大的DS-37C型电磁式时间继电器。取得样品后，对样品线圈分别通入间隔周期为0.5〜3s的交流脉冲工作电流，让时间继电器频繁励磁，以此来模拟现场油流继电器抖动时的继电器频繁启动现象。时间未到整定值，时间继电器常开触点不闭合。该试验的目的于在检验线圈在频繁励磁情况下的耐受性能。对时间继电器进行长时间励磁试验，线圈励磁3h，其温升为1K左右，符合线圈的绝缘要求并与说明书参数匹配。结语主变压器风冷控制电路，提高了变压器冷却器故障告警回路动作的正确率，使值班员能够及时地发现变压器缺陷和隐患，帮助其对变压器早期故障作出正确判断，以及当设备发生故障后，帮助相关人员作出合理、正确的分析。同时，对主变压器冷却器控制电路的设备固有缺陷进行的分析和改进，也可以为从事电气工程设计工作的人员提供借鉴。参考文献李晓