一起强油循环风冷变压器的冷却回路故障分析

2012-06-25刘雪寒赵剑锋

电力安全技术 2012年9期

安勇，刘雪寒，赵剑锋

(广元电业局，四川广元 628000)

昭化变电站是广元地区首座500 kV变电站，该站一期工程于2010年12月投运，共有2台分相式强油循环风冷变压器，容量共计1 500 MVA。在一期工程的设备全部安装竣工后，由运行和检修人员进行全面的设备验收。当验收变压器风冷系统时，发现1号变压器C相本体只能同时运行2台冷却器，而第3台冷却器启动时会导致油泵热继电器动作跳闸。根据故障现象，对风冷控制回路进行多方检查，均未找出故障原因；后经综合分析，判断并证实故障原因出自油路系统。

1 故障经过

1号变压器每一相本体均有3台冷却器，每台冷却器由1只油泵(MB1)和3只风扇(MF11～13)组成。油泵和风扇电机均设有过负荷、短路及断相运行保护功能。每台冷却器可通过切换开关(SC1)在“运行”、“辅助”、“备用”、“停止”状态间切换。冷却器的“辅助”状态是当变压器顶层油温和负荷电流达到规定值时，自动启动尚未投入运行的辅助冷却器。而“备用”状态则是当运行中的冷却器发生故障时，自动启动备用冷却器。

运行人员和检修人员按设备验收卡分别对1号变压器A相、B相的3台冷却器进行启动、停止、辅助以及备用状态的测试。测试结果表明A相、B相的3台冷却器均能实现设计的逻辑功能。

接着，对1号变压器C相的3台冷却器进行测试验收。将1号变压器C相的1，2号冷却器的切换开关依次切至“工作”时，冷却器均运行正常。将3号冷却器的切换开关切至“工作”时，3号冷却器风扇能启动运转，但其油泵在启动 1～2 s后热继电器(KH11)动作，使油泵电源接触器(KM1)脱扣失电，并通过中间继电器(K21)常闭接点发出“工作冷却器故障”的信号。复归热继电器后，用钳形电流表卡在3号冷却器油泵的A相电源进线上，重新投入3号冷却器，钳形电流表显示电流为12 A，超过热继电器4.5 A的整定值，热继电器再次动作。

由于是设备安装后的竣工验收，初步判断是油泵电机回路发生短路或电机转子卡塞而导致电流较大。将1，2号冷却器停止运行，用兆欧表测量3号冷却器油泵电机回路的相间及对地绝缘，均达到10 MΩ以上，符合运行规定。排除了油泵电机回路有短路情况后，再次投入3号冷却器，准备试听油泵电机的声音，但油泵和风扇均正常运转，也排除了电机有卡塞的情况。

验收人员重新对设备进行验收。依次启动1，2号冷却器后，再启动3号冷却器，故障依然存在。单独启动3号冷却器时，3号冷却器又能正常运行。经分析，认为3台冷却器不能同时启动，于是启动2，3号冷却器，运行正常；再启动1号冷却器时，出现了同样的故障现象。验收人员又尝试在启动1，3号冷却器后启动2号冷却器，2号冷却器出现同样的故障现象。试验证实3台冷却器不能同时启动。

虽然新安装的设备可能会存在风冷控制回路接线错误，但不应该发生此种故障现象。验收人员立即对整个风冷控制回路的二次接线进行检查，未发现有明显的错误。经过对风冷控制回路的深入分析，认为冷却器进出油阀门可能处于半开位置，当3台冷却器一起运转时，每台冷却器油泵获得的油量较少，使油流继电器(KO1)不能动作，发出“工作冷却器故障”的信号。验收人员当即对冷却器的各阀门进行检查，发现冷却器顶部与变压器本体联接的2只蝶阀全部处于关闭位置。在打开这2只蝶阀后，再次投入3台冷却器，均运转良好。

2 原因分析

1号变压器使用强迫油循环风冷式冷却器，型号为YFZL，由3台冷却器构成1组后与变压器本体顶部和底部各通过2只蝶阀联接，每台冷却器未直接与本体相联接的阀门与油路管道相连，其结构如图1所示。

正常情况下，冷却器组顶部和底部与变压器本体联接的4只蝶阀全部打开时，可同时启动3台冷却器，其油流走向如图1所示。变压器本体顶部的热油经过冷却器降温后，再注入变压器本体底部，从而将变压器绕组内部的热量带出来，起到散热的作用。

图1 正常情况下启动3台冷却器油流示意

在此次故障中，顶部的2只蝶阀全部关闭，若同时启动2台冷却器，其油流走向将如图2所示，即2台冷却器的油流全部经第3台冷却器的反向油路形成循环通道。若此时再启动第3台冷却器，因其油路中已有极大的反向油流，故该冷却器油泵电机要克服极大的力矩，必然会造成油泵电机过负荷，热继电器动作，导致油泵电机接触器失电脱扣。

3 暴露问题

(1)验收人员对强油循环风冷变压器的冷却器工作原理认识不够，忽略了冷却器既有电路又有油路的特点，故障发生时，片面地从电路方面查找原因，延误了故障处理时间。

图2 关闭2只蝶阀情况下启动2台冷却器油流示意

(2)设备检查不到位，没有及时发现冷却器顶部的2只蝶阀已全部关闭。若此次验收未发现该问题，设备投运时，强油循环风冷变压器在50 %负荷下只需启动1～2台冷却器，冷却器能正常运转;但此时油流只在冷却器内部循环，不会进入变压器本体内部循环。而强油循环风冷变压器本身的散热面很小，若没有油流循环，将使内部与顶层变压器油存在很大的温差，即使内部温度很高，顶层油温也不会太高，相当于冷却器全停，但却不会有冷却器全停的任何信号，反而造成一切正常的假象。如此持续运行会严重影响变压器的使用寿命，甚至引发严重事故。