500 k V变电站主变压器风冷装置跳闸的原因分析及处理

李洪伟,祖树涛

(国网河北省电力公司检修分公司,石家庄 050071)

500 k V变电站主变压器风冷装置跳闸的原因分析及处理

李洪伟,祖树涛

(国网河北省电力公司检修分公司,石家庄 050071)

对一起500 k V变电站主变压器风冷装置跳闸故障进行分析,认为控制回路绝缘降低是风冷装置跳闸的主要原因,提出相关的处理措施及防范建议。

变压器;风冷装置;控制回路;电缆绝缘

风冷装置是为了降低变压器油温,防止变压器长期处于高温状态,造成绝缘老化。通过对变压器故障检修和维护量进行调查统计,可看出在正常运行时,变压器本身的故障率较低,90%的故障发生在风冷控制回路,最严重的故障可使变压器减负荷和停运,如果风冷装置全停,甚至会导致变压器因温度过高而烧毁[15]。每年7、8月份,我国北方高温多雨,变压器负荷较大,风冷装置的可靠运行直接关系到变压器的安全、稳定运行。以下介绍一起500 k V变电站主变压器风冷装置由于控制回路绝缘降低导致跳闸的故障。

1 概述

某500 k V变电站2号主变压器的型号为0DFPSZ-250000/500,冷却方式为ODAF/ONAF/ ONAN(100%/80%/60%),为强油风冷自耦变压器,采用XKWFP-21/10+4型风冷控制箱,于2008年10月投运。该风冷控制箱为户外强迫油循环风冷装置,最多支持10台风扇电机,4台油泵电机运行,其主要部件包括:电磁式交流继电器、组合开关、交流接触器、热偶和温控器等。

2013年7月6日08:51,2号主变压器风冷W相监控机报“W相启动及加热电源故障”,W相风冷控制箱内“启动电源”小开关跳开,“启动及加热电源故障”告警灯亮。2013年7月19日09:51,2号主变压器风冷W相再次报同样故障。U、V相分别于2013年7月22日09:49和2013年7月24日20:14发生同样故障。

2 故障情况介绍

变压器风冷装置发生故障的原因主要有:电源故障,继电器元件老化,风机、油泵及油流继电器损坏,控制回路断线、短路等。

2013年7月6日,现场检查风冷控制箱QM2断路器(型号为C65N(C)-17871/SD,最大断开电流为6 A)处于断开状态,怀疑该断路器有问题,更换QM2,投上后没有再发故障信号。2013年7月19日,第2次处理故障时,发现W相北侧温度计进水,对此温度计进行了更换。2013年7月22日,U相再次出现此故障也更换了QM2。2013年7月25日,对V相风冷跳闸故障进行检查。由于三相风冷装置相继出现相同故障,判断故障应该在风冷控制回路的公共节点上。在现场重点检查了风冷控制箱至主变压器端子箱、主变压器端子箱至保护屏,以及主变压器端子箱至主变压器本体端子箱之间的回路。回路接线示意见图1。

经过绝缘测量发现,主变压器端子箱至保护屏的19-1611电缆提供电源的三根芯线绝缘不合格,其他回路电缆绝缘都无问题。对19-1611电缆的备用芯也进行了绝缘测量,同样发现绝缘很低,由此判断此电缆进水受潮,造成风冷控制回路短路接地。由于19-1611电缆备用芯也无法使用,现场对19-1611电缆的三根芯线19A-1611、19B-1611、19C -1611进行了拆除、隔离。由于端子箱至保护屏提供电源的第1回路19-1511电缆绝缘无问题,可以保证2号主变压器三相风冷装置按负荷正常启动。

图1 控制回路接线示意

3 故障原因分析

该变电站2号主变压器的冷却方式为ODAF/ ONAF/ONAN(100%/80%/60%),即在60%额定负荷下主变压器处于自然冷却(ONAN),60%～80%额定负荷下风扇启动(ONAF),80%～100%额定负荷下风扇、油泵均启动(ODAF)。此次故障就是因为按负荷启动回路中的电缆进水引起的控制回路故障。故障点在风冷控制回路的位置如图2、3所示。

图2 QM2在控制回路中的位置

图3 QM2的控制线路

从图2、图3上可以看出,跳闸断路器QM2是风冷电源启动开关,当控制回路电流异常增大时会自动断开,风冷装置将无法运行。19-1161电缆和19-1151电缆是并接关系,其进水受潮,绝缘降低,会造成风冷装置按负荷启动控制回路上口短路接地。故障等效电路见图4。

图4 故障等效电路

由于R1、R2为并联关系,总电阻R=R1*R2/ (R1+R2),控制回路总电阻将减少,总电流增大,当总电流大于断路器的保护电流时,就造成QM2跳闸。随着电缆进水情况的加重,绝缘将进一步降低,当R2=0Ω时,风冷启动控制回路将被完全短路,风冷装置将无法启动,造成三相全停故障。

故障处理时,前2次QM2跳闸,怀疑QM2老化进行了更换。当时控制回路绝缘有一定的恢复,更换后并没有马上跳闸。随着时间的积累,电缆进水受潮严重,造成了风冷装置三相跳闸。因此,控制回路绝缘降低是2号主变压器风冷装置跳闸的真正原因。

4 故障的处理措施及防范建议

针对此次故障,为保证风冷装置按负荷启动2路电源供电的可靠性,2013年7月28日更换了19 -1611电缆,更换后风冷装置运行正常,没有再次出现上述故障。为避免类似故障的发生,有针对性的提出以下防范建议:

a.在多雨季节,加强控制回路绝缘监视,电缆沟的检查,防止电缆沟出现积水现象。

b.加强对风冷控制箱以及本体仪表的密封性检查,做到防水、防潮,避免因控制回路进水受潮而导致风冷故障。

c.排查风冷装置的元件和接线,对易老化的元件和接线及时进行更换,对松动节点进行紧固。

d.做好风冷装置备品备件的储备,尤其对运行时间较长的设备,备件的数量应充足。

5 结束语

电力变压器是电力系统中主要电气设备之一,其可靠运行直接关系到电网的安全。风冷装置是保证变压器安全稳定运行重要的辅助设备。由于受到各种因素的影响,风冷装置可能出现异常状况或设备故障,因此,在日常的工作中,有必要做好风冷装置的运行维护、技术改造,并制定反事故措施,以避免出现变压器温度过高的情况,保证变压器的安全可靠运行。

[1] 罗 宇,朱铁军,秦江伟.220 k V变电站强迫油风冷控制系统异常原因分析与改进[J].重庆电力高等专科学校学报,2012, 17(6):6870.

[2] 周多思,刘春艳,唐海浪.强迫油循环变压器冷却电源全停故障分析[J].湖南电力,2012,32(6):49-50,53.

[3] 李纪昌,陈 浩,张 毅,等.500 k V变电站主变风冷全停保护误动故障分析及防范措施[J].电工技术,2012(4):56.

[4] 安 勇,刘雪寒,赵剑锋.一起强油循环风冷变压器的冷却回路故障分析[J].电力安全技术,2012,14(9):40-41.

[5] 赵玉会.一起风冷系统问题引起主变跳闸事件分析[J].机械与自动化,2013(4):97.

本文责任编辑:齐胜涛

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

李洪伟(1981-),男,工程师,主要从事变压器、避雷器、电容器等设备的检修和维护工作。