主变冷却器全停跳闸事故分析及改进措施

陈晓禹+陈晓鸿

摘 要：强迫油循环风冷主变压器如果由于发生冷却器电源失电；控制回路失电、故障等造成冷却器全停故障，从而引起变压器非电量保护中冷却器全停故障出口造成主变跳闸事故。本文通过对一起因主变冷却器控制回路故障而引起主变跳闸的事故分析，通过对现场冷控系统具体工作原理进行深入、仔细的针对性分析，找出现场设备及其相关回路存在的原理性缺陷，并提出对主变冷却器回路的家族性缺陷进行技术改进方案，以确保主变冷却器系统工作正常。

关键词：主变压器；强迫油循环；冷却器全停；分析；改进措施

一、设备运行方式简介

某站为标准500kV变电站，事故前500kV、220kV所有设备按标准运行方式正常运行。其中：第四串2号主变5042断路器、2号主变压器5043断路器运行。2号主变压器202断路器运行在220kV Ⅱ母，302断路器运行于35kV Ⅱ母；35kV为分段运行。

某站现投运1号、2号两台主变压器，均为单相自耦有载调压强迫油循环风冷变压器，额定总容量为2000MVA，三侧电压等级分别为：高压侧500kV、中压侧220 kV、低压侧35 kV。1号、2号主变冷却器均分别有一个总控箱及三个分相控制箱，总控箱内有分别来自两段站用电的交流电源以及直流电源，两段交流电源经备自投装置切换以后由三个开关分别输出到A、B、C相分相控制箱。分相控制箱控制着该相主变四组冷却器的运行方式，每组冷却器包括2个风扇和1个油泵。备自投工作逻辑为：正常情况由主供电源供电，当主供电源掉电后，自动切换到备用电源供电，当主供电源恢复时自动切回主供电源供电。

二、事故现象及过程

（一）事故现象

2012年09月20日02时45分，500kV某变电站2号主变1号保护装置冷控失电A相动作，2号主变三侧断路器跳闸。

（二）事故过程：

2012年09月20日01时45分，监控系统发出报文信号“2号主变非电量保护RCS974冷控失电A相”。

2012年09月20日02时45分 监控系统发出跳闸事故音响，2号主变冷却器全停非电量保护延时动作，2号主变三侧断路器跳闸，站用变备自投动作。

（三）现场检查：

2号主变三侧开关确在分闸位置， 2号主变回路无异常。

保护室：2号主变1号保护屏RCS-974FG非电量辅助保护装置非电量延时跳闸灯亮，冷却器全停延时跳闸信号灯亮，装置报文：02时45分08秒冷控失电。

三、事故原因分析

跳闸事件发生后，经现场检查及查阅故障录波、保护报文、修试记录等相关资料，对本次异常跳闸原因分析如下：

（一）、保护动作分析

01时45分，2号主变冷却器全停保护动作发信“A相冷却器全停非电量保护延时动作”；直至02时45分主变冷却器全停保护动作跳开三侧断路器。

（二）、冷却器全停延时跳闸回路检查

现场检查冷却器全停延时跳闸回路由：2号主变非电量保护引出正电108→KMM1→ KMM2→126→2号主变非电量保护装置A相冷却器全停延时跳闸回路。如下图1所示：

主变油温接点

经现场摇测绝缘，冷却器控制回路接线绝缘合格。排除了因绝缘降低引起A相冷却器全停保护动作接点误开入非电量保护装置，从而导致2号主变冷却器全停延时跳闸的可能。

（三）、冷却器控制回路检查

经仔细查询相关修试记录：在事故发生前，此2号主变曾发生A相冷却器控制箱内II段电源接触器KMM2损坏，检修人员应急利用一只线圈电压为AC380V的接触器进行更换，因此对KMM2接触器线圈回路进行了改动，改动后两路电源经反复切换试验，工作正常。现场实际冷却器控制回路如下图2所示（红色线为更换接触器后改动部分）：

经现场仔细对某变电站2号主变A相冷却器控制回路接线端子及接线螺丝检查，发现改接后的II段进线电源B相引至KMM2接触器线圈一端相连处接线有松动现象。

检查后分析确认，KMM2接触器线圈接线产生松动是造成此次主变跳闸事件的直接原因。

2号主变跳开前其风冷控制由II段电源供电，I段电源备用。KMM2接触器线圈接线产生松动，导致接触器线圈失电，其辅助常闭接点返回闭合。但其电源监视继电器K2并未失磁，电源也未缺相（KE继电器不动作、K7断相重动继电器不动作）。详见图3

又由于I段、II段电源切换开关SAM1工作在II段，其接点（13）（14）在断开位置，（15）（16）虽然导通但K7、K2触点仍在断开位置，因此I段电源接触器无法自动投入；此时见图4。在I、II段电源接触器同时不动作的情况下，经一小时延时2号主变非电量保护冷却器全停不经表层油温闭锁出口，跳开2号主变三侧开关。

四、技术改进措施

通过以上分析，此冷却器控制回路存在家族性缺陷；为避免类似问题的再次发生，可在现有接线上进行改进

从原理上进行分析，即使在事故前没有采用应急措施将KMM2线圈改接至B相，恢复原有接线至N，如果在KMM2或者KMM1线圈励磁回路出现同类型断线故障时，同样会出现另一段有正常电压时不能正常切换的状况，所以说不存在应急改造措施不当的问题；其根本问题在于厂家在设计时没有考虑到事故发生时的特殊状况所致。为防止此类型故障的发生，可以使用改进接线的方式，增设继电器KN1，其线圈受KMM1常闭接点控制，KN1的常开接点并联至K1常闭接点。同理增设继电器KN2，其线圈受KMM2常闭接点控制，KN2常开接点并联至K2常闭接点；这样改进后，如果发生本文所述故障时，则KMM2常闭接点闭合，KN2励磁，KN2常开接点闭合，启动KMM1回路，将I段电源投入运行，可以防止冷却器全停故障的发生。

五、结束语

为防范再次出现此类故障，应该做到以下几点：

（一）、对于现场设备及其相关回路存在的原理性缺陷，要对不同厂家、不同设备的具体工作原理进行深入、仔细的针对性分析，及时消除原理性缺陷，对重要回路要进行技术论证。要对主变冷却器电源回路的家族性缺陷进行技术改造工作；针对目前不同厂家、不同冷却方式的设备具有不同工作原理的现状，组织对主变压器风冷电源切换回路进行清理，结合隐患排查出的具体问题，对不同厂家设备的工作原理进行对比分析，在与各主变厂家进行技术交流的基础上，讨论制定最优方案；以确保主变风冷装置电源切换正常。

（二）、加强变电站的监盘管理工作，在履行实时监盘职责的同时，采取措施确保当值监盘人员每半个小时对该段时间内变电站所有信号报文进行一次核查，确保无设备异常信号疏漏。

（三）、可以在经行业专家充分论证的基础上，考虑取消冷却器全停跳闸回路，为保险起见，此时必须投入油温高及绕温高跳闸回路，以免温度过高烧毁变压器；为提高油温高及绕温高跳闸的可靠性，必要时可在此跳闸回路中设置负荷电流闭锁回路。