主變風(fēng)冷啟動(dòng)回路故障的分析與處理0001

主變風(fēng)冷啟動(dòng)回路故障的分析與處理摘要：電力系統(tǒng)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，通過投入人力物力，新技術(shù)不斷在電力系統(tǒng)應(yīng)用，并對(duì)電磁系統(tǒng)變電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，截至目前綜合自動(dòng)化變電站已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)電力配電的主流，少數(shù)變電站已經(jīng)建成數(shù)字化和智能化變電站?？墒亲儔浩黠L(fēng)冷控制系統(tǒng)還是采用電磁元件，無(wú)法和綜合自動(dòng)化設(shè)備形成優(yōu)化對(duì)接。本文對(duì)風(fēng)冷啟動(dòng)回路進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出了該風(fēng)冷啟動(dòng)回路若元件短路則會(huì)造成交流電源開關(guān)跳閘，使得接觸器無(wú)法正常工作從而造成整個(gè)冷卻系統(tǒng)停止運(yùn)行，導(dǎo)致變壓器油溫持續(xù)升高的結(jié)論。針對(duì)該風(fēng)冷啟動(dòng)回路所存在的設(shè)計(jì)缺陷，本文提出了相應(yīng)的解決辦法，對(duì)風(fēng)冷啟動(dòng)回路進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)對(duì)其他變電站相似設(shè)計(jì)的風(fēng)冷回路提出了整改措施，消除了安全隱患。關(guān)鍵詞：風(fēng)冷啟動(dòng)回路；故障；處理引言變壓器在運(yùn)行中初次級(jí)線圈和鐵芯都會(huì)產(chǎn)生熱量，變壓器油流經(jīng)這些部位利用熱傳導(dǎo)作用帶走熱量再散發(fā)在環(huán)境空氣中，變壓器產(chǎn)生的熱量多少與負(fù)載大小成正比，散熱的好壞與周圍環(huán)境直接相關(guān)。負(fù)載的變化表現(xiàn)為基礎(chǔ)負(fù)荷與周期性負(fù)荷的疊加。同時(shí)，變壓器也不會(huì)總在最壞散熱情況下運(yùn)行，夏季溫度最高可到40°C室外太陽(yáng)直射溫度可達(dá)50?60°C，但冬季只有10°C以下，甚至達(dá)到-30°C。根據(jù)負(fù)荷情況和環(huán)境溫濕度的變化，開啟部分風(fēng)機(jī)，這樣的控制策略對(duì)變壓器安全運(yùn)行是可行的。冷風(fēng)機(jī)的可利用小時(shí)數(shù)是有限的，隨著投運(yùn)時(shí)間線性遞減。在保證變壓器散熱需要的前提下，適當(dāng)減少部分冷風(fēng)機(jī)的投運(yùn)時(shí)間，可提高設(shè)備使用壽命。1問題分析老式風(fēng)冷控制系統(tǒng)設(shè)備元器件容易損壞，危及檢修人員安全，主要是因?yàn)橹髯冿L(fēng)冷控制系統(tǒng)與主變端子箱主變本體非電量信號(hào)集成在同一個(gè)端子箱內(nèi)，有交流電竄直流的現(xiàn)象，且沒有設(shè)獨(dú)立風(fēng)冷控制箱，結(jié)構(gòu)不合理。風(fēng)冷系統(tǒng)故障后不能及時(shí)消缺是因?yàn)椴糠诌\(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的變電站風(fēng)冷控制系統(tǒng)使用PLC單片機(jī)模塊的電子式風(fēng)冷控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間已達(dá)10年，使用單片機(jī)進(jìn)行邏輯編程對(duì)風(fēng)冷控制系統(tǒng)運(yùn)行智能化程度高，但其軟件維護(hù)工作量大，對(duì)單片機(jī)專業(yè)知識(shí)要求高，導(dǎo)致發(fā)生故障時(shí)不能及時(shí)進(jìn)行消缺，影響主變投運(yùn)時(shí)間。老式風(fēng)冷控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差，因?yàn)椴糠诛L(fēng)冷控制箱兩段電嫄切換不可靠，切換過程延時(shí)長(zhǎng)，動(dòng)作不及時(shí)。告警信號(hào)少不能全面反映現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)冷系統(tǒng)工作狀態(tài)，主要由于老式風(fēng)冷控制柜操控板面設(shè)計(jì)不合理缺少告警指示燈。瞬時(shí)電壓波動(dòng)影響整個(gè)風(fēng)冷系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，因?yàn)椴糠诛L(fēng)冷控制柜采用電壓監(jiān)測(cè)器受電壓影響幅度大。部分風(fēng)冷控制箱操作面板及元器件擺放和元器件標(biāo)簽設(shè)計(jì)不合理，易使運(yùn)行人員誤操作。部分風(fēng)冷控制箱發(fā)生瞬時(shí)故障后，不是信號(hào)告警不能正常發(fā)出，就是告警信號(hào)發(fā)出之后不易復(fù)歸。2風(fēng)冷啟動(dòng)回路的缺點(diǎn)及影響信號(hào)回路的不完善，在主變風(fēng)冷全停故障發(fā)生之后一段時(shí)間內(nèi)，無(wú)論是裝置、后臺(tái)還是監(jiān)控方面，均未收到主變通風(fēng)回路故障信號(hào)及告警，對(duì)于監(jiān)控及自動(dòng)化人員而言，實(shí)際上是監(jiān)控范圍內(nèi)的盲區(qū)。本次事件中，如不是及時(shí)發(fā)現(xiàn)油溫有異常升高，將可能會(huì)造成更嚴(yán)重的后果。主變風(fēng)扇是降低主變溫度的重要途徑，如果風(fēng)扇全部因故障停止運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致變壓器油溫上升并長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)。在主變重載運(yùn)行時(shí)，若風(fēng)冷回路出現(xiàn)異常使風(fēng)扇停止運(yùn)行且不能發(fā)送告警信號(hào)至監(jiān)控，則可能使主變處在長(zhǎng)期高溫狀態(tài)下運(yùn)行。長(zhǎng)期高溫運(yùn)行可能損壞主變的絕緣材料的耐壓能力和機(jī)械強(qiáng)度，變壓器的絕緣受損可能引發(fā)變壓器內(nèi)部短路，造成主變跳閘等嚴(yán)重事故。當(dāng)主變油溫達(dá)到一定值時(shí)，變壓器油將產(chǎn)生氣泡甚至劇烈氣化。氣泡會(huì)降低主變內(nèi)部絕緣或引發(fā)閃絡(luò)，造成主變損壞。變壓器油劇烈氣化則可能引發(fā)主變起火甚至爆炸，造成主變損毀甚至人員傷亡。所以，主變風(fēng)冷系統(tǒng)故障不可小視。3整改措施3.1回路穩(wěn)定性優(yōu)化（1）改變風(fēng)扇組控制系統(tǒng)電壓方式，貼合實(shí)際，實(shí)用性更強(qiáng)、更可靠。SPS多功能保護(hù)開關(guān)啟動(dòng)電源取自PLC內(nèi)部24V直流電源，利用可控硅的導(dǎo)通來閉合SPS開關(guān)?，F(xiàn)將控制回路改為交流220V電源控制，直接從一次回路中獲得，簡(jiǎn)單實(shí)用，且不受特殊的直流電壓方式限制，也不受脆弱的電力電子元件可控硅的限制。（2）將SPS開關(guān)改為220V交流電壓型號(hào)為L(zhǎng)C1-D3210M5N的施耐德接觸器控制，替代不可靠的SPS開關(guān)。利用可靠性更強(qiáng)的施耐德廠家所生產(chǎn)的接觸器替代昂貴而不適應(yīng)戶外多變環(huán)境的SPS多功能保護(hù)開關(guān)來控制#5、#6主變風(fēng)冷控制系統(tǒng)回路，通過接觸器來啟動(dòng)風(fēng)扇或油泵運(yùn)行，避免了對(duì)特定廠家供貨、日常維護(hù)的依賴。同時(shí)，在接觸器上加裝同樣是施耐德廠家生產(chǎn)的輔助觸頭模塊LADN22C，增加了兩對(duì)常開與常閉觸點(diǎn)，一對(duì)常開觸點(diǎn)接到柜體抽風(fēng)風(fēng)扇控制回路，實(shí)現(xiàn)當(dāng)任一接觸器工作時(shí)，柜體風(fēng)扇自動(dòng)啟動(dòng)，一對(duì)常閉觸點(diǎn)控制回路用，剩下的觸點(diǎn)作備用。（3）二次控制系統(tǒng)全面優(yōu)化、升級(jí)。通過拆除SPS開關(guān)，改變電源控制模式，增加交流接觸器、低壓斷路器和空氣斷路器，配合原有PLC程序控制器和系統(tǒng)外部接線，不改變?nèi)粘＿\(yùn)行操作，二次控制回路系統(tǒng)進(jìn)行了復(fù)雜重大的改造，在滿足冷卻系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，新設(shè)計(jì)主變壓器風(fēng)冷控制系統(tǒng)對(duì)回路進(jìn)行了穩(wěn)定性優(yōu)化，果斷摒棄了部分原有SPS多功能保護(hù)開關(guān)不適用和重復(fù)的功能，通過重新分布控制開關(guān)KK和2ZJ、3ZJ中間繼電器的接線，使舊元件適應(yīng)新回路接線要求，以盡量少的改動(dòng)和盡可能簡(jiǎn)單的布線實(shí)現(xiàn)目標(biāo)效果。改造后接線簡(jiǎn)單明了，占用空間少，運(yùn)行操作方便、簡(jiǎn)單。改造后的風(fēng)冷控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，設(shè)備故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定，改造效果良好，相比于原來采用SPS多功能保護(hù)開關(guān)控制更具有運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。自主設(shè)計(jì)的主變風(fēng)冷系統(tǒng)二次控制回路，在布線工藝、運(yùn)行性能、監(jiān)控能力、保護(hù)功能等方面得到了全面升級(jí)。3.2更換時(shí)間繼電器選擇與之匹配的交流時(shí)間繼電器必須具備以下特性:①適合頻繁勵(lì)磁;②允許長(zhǎng)時(shí)間勵(lì)磁;③啟動(dòng)電壓、電流及功率較大;④整定時(shí)間應(yīng)超過3s;⑤至少有一對(duì)延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)。對(duì)幾種常見的交流時(shí)間繼電器進(jìn)行了比較，并對(duì)繼電器樣品進(jìn)行常規(guī)的校驗(yàn)。在以上試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，考慮變壓器冷卻器控制箱內(nèi)有足夠的空間，我們選擇了性能穩(wěn)定但體積稍大的DS-37C型電磁式時(shí)間繼電器。取得樣品后，對(duì)樣品線圈分別通入間隔周期為0.5?3s的交流脈沖工作電流，讓時(shí)間繼電器頻繁勵(lì)磁，以此來模擬現(xiàn)場(chǎng)油流繼電器抖動(dòng)時(shí)的繼電器頻繁啟動(dòng)現(xiàn)象。時(shí)間未到整定值，時(shí)間繼電器常開觸點(diǎn)不閉合。該試驗(yàn)的目的于在檢驗(yàn)線圈在頻繁勵(lì)磁情況下的耐受性能。對(duì)時(shí)間繼電器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間勵(lì)磁試驗(yàn)，線圈勵(lì)磁3h，其溫升為1K左右，符合線圈的絕緣要求并與說明書參數(shù)匹配。結(jié)語(yǔ)主變壓器風(fēng)冷控制電路，提高了變壓器冷卻器故障告警回路動(dòng)作的正確率，使值班員能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)變壓器缺陷和隱患，幫助其對(duì)變壓器早期故障作出正確判斷，以及當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，幫助相關(guān)人員作出合理、正確的分析。同時(shí)，對(duì)主變壓器冷卻器控制電路的設(shè)備固有缺陷進(jìn)行的分析和改進(jìn)，也可以為從事電氣工程設(shè)計(jì)工作的人員提供借鑒。參考文獻(xiàn)李曉