220kV主變因冷卻器全停跳閘原因分析及對策研究

1、220kV 主變因冷卻器全停跳閘原因分析及對策研究陽杰都勻供電局 貴州 都勻 558000摘要 : 通過對變壓器冷卻系統(tǒng)控制原理的分析，指出了控制回路中存在的缺陷和其可能導(dǎo)致 的產(chǎn)重后果，并提出了解決的辦法。關(guān)鍵詞 : 強油風(fēng)冷系統(tǒng) ; 控制回路 ; 變壓器Abstract:the principle of forced oil-air cooling system of large transformer is analyzed. The defects existing in the control circuit and its potential serious consequence

2、 are discussed. Finally,the resolution is presented.Key words: forced oil-air cooling system,control circuit,transtormer 1 事故情況2010年6月，某220kV變電站發(fā)生3號主變跳閘及110kVII母失壓事故，事故情況為16時45 分變電站 3號主變風(fēng)冷全停延時跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。變壓器是電力系統(tǒng)主要設(shè)備之一 , 由于結(jié)構(gòu)和工作原理方面的原因，變壓器運行時不可 避免會產(chǎn)生空載損耗和負載損耗， 并轉(zhuǎn)化為熱量使變壓器溫度升高。 過高的溫度使變壓器工 作能力和效率降低、絕緣老化、降低

3、使用壽命。這就要求對變壓器進行散熱、降溫處理。常 用的冷卻方式包括： 自然冷卻 （ 小型變壓器 ） 和強迫冷卻 （大型變壓器 ） 。因此， 變壓器冷卻裝 置的可靠運行對于變壓器的正常工作至關(guān)重要。目前，220kV主變壓器冷卻方式一般均采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式，運行中一旦冷卻器控制裝置故障或工作電源消失將導(dǎo)致冷卻器全停。如主變上層油溫達到或超過 75C時，保護將在20min時出口切除主變?nèi)齻?cè)電源，這將釀成一次重大的主變跳閘事故。因此，及時、迅 速地分析處理冷卻器控制裝置故障，迅速恢復(fù)主變冷卻器正常運行具有十分重要的意義。2 冷卻器控制原理簡介I組交流電通過A相保險一 AI - 1RD-1R-2Z

4、J-1ZJ 轉(zhuǎn)換開關(guān)1,2接點一 1ZJ-2C（常 閉）-1C-7ZJ-No 1C接觸器閉合。三 相 保險或AI、BI相保險熔斷。1ZJ,2 ZJ均會失磁，1C接觸器返回，2組交流電通過 CI相保險-C2轉(zhuǎn)換開關(guān)5, 6接點一 1ZJ常閉）-lc（常閉）-2c-7ZJ-No 2C 接觸器閉合，自動切 換到 2電源工作。C I 相 保險熔斷。形成 AI - 1RD-2ZJ（ 常開 ）-1ZJ 一轉(zhuǎn)換開關(guān) 1,3 接點之間的跨接線一 2ZJ-B1自保持回路。使1ZJ, 2ZJ均保持勵磁狀態(tài)，1C不返回，通過其常閉接點閉鎖，使2C始終不能勵磁。同時，由于各組冷卻器控制回路均接在C-N相，雖然lc接觸

5、器吸合，但由于缺少C相的控制電源，所以各組冷卻器停止運轉(zhuǎn)，造成主變冷卻器全停。當II電源工作、I電源備用時，由于其接線的不對稱性，會出現(xiàn)All相保險熔斷后，電源仍不能自動切換，但由于各組冷卻器控制回路均接在C-N相，此時冷卻器會出現(xiàn)斷相運行。此時若無其它信號發(fā)出， 會導(dǎo)致冷卻器仍在正常運轉(zhuǎn)的假象， 但電機轉(zhuǎn)速下降、 冷卻效率降 低，主變溫度升高，易造成誤判斷，較第一種情況危害更甚。本次事故是因主變風(fēng)冷I段電源接觸器1C在運行過程中損壞，觸點不能接通。由于該風(fēng) 冷系統(tǒng)采用進線自投的方式因此在接觸器出線失電的情況下不能自動切換，導(dǎo)致風(fēng)冷系統(tǒng)失電后全停延時跳閘。直接原因為3號主變壓器風(fēng)冷系統(tǒng)的電源接

6、觸器存在質(zhì)量問題，導(dǎo)致其在運行過程中發(fā)生損壞。3溫度對主變的影響根據(jù)GB/T 15164-1994油浸式電力變壓器負載導(dǎo)則，變壓器個部分的溫度是對變壓 器的壽命起決定性作用的因素之一。隨著電流和溫度的升高， 增加了變壓器過早損壞的危險性。這些危險的出現(xiàn)，可能屬于直接短期性特征； 也可能是由于變壓器多年積累劣化而造成。從短期危險性來看，在熱點溫度突然升高超過臨界溫度140160C時，在絕緣紙中可能會出現(xiàn)氣泡，當氣泡向高場強區(qū)域流動時，引起絕緣強度明顯地降低；在較高溫度下，變壓器的機械特性會出現(xiàn)暫時性的變劣，這可能使其抗短路強度降低。從長期危險性來看， 導(dǎo)線絕緣機械特性在較高的溫度下， 其熱劣化過

7、程將加快， 如果熱 劣化達到一定程度， 變壓器的有效壽命將縮短， 其他絕緣材料，和導(dǎo)線一樣，在較高溫度下 也會老化；變壓器的密封材料在高溫下，可能變脆。根據(jù)化學(xué)熱老化的阿侖尼斯定律，絕緣系統(tǒng)的壽命公式為：壽命時間=e(“+ 3 /t)式中： a , 3常數(shù)；T絕對溫度。4溫度限值根據(jù)GB/1094-1996電力變壓器 第2部分 溫升，變壓器的溫升限值是根據(jù)不同的負載情況而作出規(guī)定。連續(xù)額定容量下的正常溫升限值，對油浸式變壓器規(guī)定頂層油溫升限值為60K,該限值的安裝場所溫度條件為：最熱月的平均氣溫不超過30 C、年平均氣溫不超過20 C、海拔不超過1000m否則要作修正。5主變溫度非電量保護整定

8、原則5.1主變溫度非電量保護中油溫相關(guān)保護原則當主變冷控失電時發(fā)告警信號，并同時啟動不判斷油溫 1h延時和油溫超過75C時20min延時兩路出口跳閘。主變非電量保護定值如表1,其中油溫保護整定依據(jù)為DL/T 572-1995電力變壓器運行規(guī)程。表1主變非電量保護定值保護名稱定值延時功能（跳閘/信號/啟動）依據(jù)及功能說明溫度（油溫）保護冷控失電/信號冷控失電短延時（不判斷油溫）/60mi n跳閘DL/T 572-1995冷控失電短延時（判斷油溫）75 C20mi n跳閘DL/T 572-1995"曰 l-FF j=r 溫度冋口警85 C/信號DL/T 572-19955.2依據(jù)DL/T

9、 572-1995電力變壓器運行規(guī)程的相關(guān)規(guī)定5.2.1油浸式變壓器頂層油溫一般不應(yīng)超過表1的規(guī)定（制造廠有規(guī)定的按制造廠規(guī)定）。當冷卻介質(zhì)溫度較低時，頂層油溫也相應(yīng)降低。自然循環(huán)冷卻變壓器的頂層油溫一般不宜經(jīng)常超過85C。5.2.2條款規(guī)定如下：強油循環(huán)風(fēng)冷和強油循環(huán)水冷變壓器，當冷卻系統(tǒng)故障切除全部冷卻器時，允許帶額定負載運行 20min。如20min后頂層油溫尚未達到75C，則允許上升到75C,但在這種狀態(tài)下運行的最長時間不得超過1h。5.3主變溫度非電量保護整定依據(jù)依據(jù)DL/T 572-1995電力變壓器運行規(guī)程，該主變冷卻器全停的整定值是合理的。 油溫告警定值85 C，以GB/109

10、4-1996頂層油溫升限值 60K為依據(jù)；在冷控系統(tǒng)失靈的情況下，冷控失電短延時20min出口以油溫達到 75 C為條件，小于告警定值85 C，從保護設(shè)備的角度出發(fā)，留有一定裕度。6 應(yīng)對措施1）冷卻器控制回路直流電源失去時必須及時連續(xù)發(fā)告警，且確保告警監(jiān)視回路的全面性；2）冷卻器控制回路直流電源失去后不得引起冷卻器全停；3）冷卻器全停后必須可靠告警；4）冷卻器交流控制電源失去后也應(yīng)告警；5）所用電380 V低壓母線，應(yīng)具有三相電壓監(jiān)視和監(jiān)控報警功能，缺相運行時必須有報警信號。主變冷卻器的交流電源監(jiān)視繼電器必須選用能監(jiān)測三相電壓的繼電器。 任意一相電壓失 壓異常時，均能快速完成主變冷卻器工作電

11、源與備用電源之間的自動切換。6） 選用新型的智能變壓器冷卻器控制柜， 由PLC實現(xiàn)邏輯功能，大大減少繼電器數(shù)量， 簡化 回路，從而減少設(shè)備的故障率和維護量 保證設(shè)備能夠長期穩(wěn)定運行， 保障主設(shè)備運行安全。參 考 文獻1 電力設(shè)備預(yù)防性試驗方法及診斷技術(shù) M. 中國科學(xué)技術(shù) 出 版 社.2 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 M. 北京: 機械工業(yè)出版社， 2003.附件：a）作者單位:都勻供電局， 地址，都勻市河濱路 50 號 電話 :640371 E-mail:omyang 郵政編碼 :558000b）論文題目和作者單位中英文：220kV 主變因冷卻器全停跳閘原因分析及對策研究analyzing about th