引言

大容量變壓器必須采用適當(dāng)?shù)睦鋮s裝置,以散發(fā)足夠的熱量,從而維持變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)變壓器冷卻器出現(xiàn)異常時(shí),會(huì)對(duì)變壓器產(chǎn)生巨大影響,產(chǎn)生的熱量不能有效散發(fā)而積累,將嚴(yán)重影響變壓器的內(nèi)部絕緣和壽命。所以不管是冷卻器部分故障還是冷卻器全停的嚴(yán)重故障,都應(yīng)該引起高度重視,做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理,防患于未然。

1某500kV變電站變壓器冷卻器事前運(yùn)行狀況

該500kV變電站變壓器由廣州西門子變壓器有限公司生產(chǎn),型號(hào)為0DFs10-250000/500,冷卻方式為0NAN/0NAF(自然油循環(huán)風(fēng)冷),由變壓器油溫或高壓側(cè)負(fù)荷電流控制冷卻器啟停。該變壓器2013年12月投運(yùn),從2017年開始,頻繁出現(xiàn)冷卻器空氣開關(guān)跳閘現(xiàn)象,導(dǎo)致冷卻器部分風(fēng)扇不能正常運(yùn)行,影響變壓器的散熱效果,特別是在迎峰度夏期間,增加了變壓器運(yùn)行的不穩(wěn)定性,留下了較大的安全隱患。

2冷卻器空氣開關(guān)跳閘原因分析

2.1理論分析

變壓器冷卻系統(tǒng)控制回路如圖1所示。冷卻器空氣開關(guān)跳閘有兩種可能性:(1)風(fēng)扇啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流過大,該冷卻器空氣開關(guān)受到大電流沖擊后越限跳閘:(2)風(fēng)扇啟動(dòng)運(yùn)行一段時(shí)間后,通過冷卻器空氣開關(guān)的電流達(dá)到脫扣值而動(dòng)作跳開。為確定跳閘原因,進(jìn)行監(jiān)控后臺(tái)s0E排查,得知變壓器冷卻器故障風(fēng)扇從啟動(dòng)到跳閘相隔4h,因此可以排除第一種原因,即變壓器冷卻器空氣開關(guān)跳閘是冷卻器風(fēng)扇長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致的。

2.2設(shè)備分析

該變壓器冷卻器的空氣開關(guān)型號(hào)是施耐德GV2-ME05C,額定電壓690V,額定電流范圍0v6.~1v0A,現(xiàn)場(chǎng)定值Ik統(tǒng)一設(shè)置為0v6.A,額定沖擊耐受電壓6kV:冷卻器風(fēng)扇功率0v2kw,額定電壓400V,額定電流If=0v56A,而該變電站用電系統(tǒng)線電壓為400V左右,通過對(duì)比可知,Ik>If。理論上說,空氣開關(guān)定值設(shè)定滿足冷卻器使用要求。

2.3現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查

檢查各個(gè)冷卻器風(fēng)扇,該變壓器冷卻器風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)元件均轉(zhuǎn)動(dòng)正常,如風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)異常,缺乏潤(rùn)滑,轉(zhuǎn)動(dòng)困難,會(huì)使風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)電流增大。檢查風(fēng)冷裝置匯控箱,測(cè)溫發(fā)現(xiàn)箱體內(nèi)溫度普遍在50℃左右,可知冷卻器空氣開關(guān)所在的箱體運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。

2.4確定原因

經(jīng)分析,由于施耐德GV2-ME05C空氣開關(guān)是采用熱脫扣原理,在額定電流通過的情況下不會(huì)發(fā)生脫扣跳閘,但經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)冷卻器空氣開關(guān)所在箱體運(yùn)行環(huán)境普遍在50℃左右,較高的環(huán)境溫度疊加在熱脫扣元件上,從而使冷卻器風(fēng)扇在正常負(fù)荷電流下,也會(huì)由于脫扣元件溫度達(dá)到脫扣值而動(dòng)作,最終導(dǎo)致空氣開關(guān)跳閘。

3冷卻器空氣開關(guān)跳閘風(fēng)險(xiǎn)分析

變壓器冷卻器是主變高溫高負(fù)荷時(shí)啟動(dòng)的散熱方式,對(duì)變壓器正常運(yùn)行有著重要意義。變壓器散熱的過程首先是通過油箱壁和冷卻器對(duì)外自然輻射熱量,然后是與環(huán)境空氣發(fā)生對(duì)流換熱,要使變壓器溫度穩(wěn)定,需要達(dá)到熱平衡狀態(tài)。牛頓冷卻定律如下:

式中,α為傳熱系數(shù):A為傳熱面積:AT為流體主體溫度(橫截面上的流體平均溫度)與壁面溫度之差。

通過式(1)可知,加快散熱器表面空氣流動(dòng)(提高溫度差),加快對(duì)流換熱,提高對(duì)流換熱的效率,即使用循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)加快空氣的流動(dòng),減少散熱器與空氣的溫差,從而提高變壓器冷卻效率,這是變壓器冷卻器的散熱原理。

該變壓器冷卻器的控制方式是主備兩路獨(dú)立電源,基數(shù)組為第一組風(fēng)扇,偶數(shù)組為第二組風(fēng)扇,每個(gè)風(fēng)扇均配置獨(dú)立的空氣開關(guān)。當(dāng)該組任一空氣開關(guān)跳閘,則相應(yīng)發(fā)出該組風(fēng)扇電源故障信號(hào),這個(gè)空氣開關(guān)對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇停止運(yùn)作,失去散熱效果,如變壓器停運(yùn)風(fēng)扇較少,其影響也就較微弱,但如果現(xiàn)處理不及時(shí),變壓器風(fēng)扇陸續(xù)停運(yùn),變壓器整體散熱效果將受到嚴(yán)重影響。

該變壓器冷卻器故障信號(hào)屬于頻發(fā)信號(hào),在風(fēng)扇正常啟動(dòng)一定時(shí)間后時(shí)有發(fā)出,也出現(xiàn)了多起冷卻器故障事件,影響了變壓器正常運(yùn)行狀況。若是冷卻器不正常運(yùn)行引起溫度異常,且在運(yùn)行中無法檢修,應(yīng)申請(qǐng)調(diào)度當(dāng)值值班員將變壓器停運(yùn),若不能立即停運(yùn),應(yīng)調(diào)整變壓器的負(fù)載至允許運(yùn)行溫度下的容量(60%sn)[2]。對(duì)于冷卻裝置全停,首先應(yīng)檢查電源電壓是否正常,如因工作電源故障而導(dǎo)致自動(dòng)切換器回路不能自動(dòng)切換,應(yīng)立即到主變冷卻器控制箱倒換工作電源(過程中為防止啟動(dòng)電流過大,燒壞接觸器,可先停下幾組冷卻器),恢復(fù)冷卻裝置運(yùn)行。若短時(shí)不能處理好,可在負(fù)荷、溫度允許的情況下繼續(xù)運(yùn)行,處理過程中應(yīng)密切關(guān)注主變負(fù)荷和溫度。即使無過負(fù)荷且油溫<75℃,變壓器在冷卻器全停時(shí)最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間也應(yīng)<1h?？梢?冷卻系統(tǒng)的異常情況給變壓器的正常運(yùn)行帶來了極大風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

4冷卻器空氣開關(guān)跳閘處理方法

由以上原因分析和風(fēng)險(xiǎn)分析可知,主要問題是變壓器冷卻器空氣開關(guān)整定值與風(fēng)扇工作電流的匹配問題,即變壓器冷卻器空氣開關(guān)整定值能否躲過風(fēng)扇正常工作電流與風(fēng)冷匯控箱內(nèi)環(huán)境溫度的加成,但變壓器冷卻器空氣開關(guān)整定值又不能過大,若整定過大,當(dāng)風(fēng)扇真正出現(xiàn)異常時(shí),空氣開關(guān)無法正確跳閘斷開異常風(fēng)扇,發(fā)生越級(jí)跳閘,有可能最終導(dǎo)致冷卻裝置全停。結(jié)合以上情況,將變壓器冷卻器空氣開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)定值Ik統(tǒng)一設(shè)置為0v8A,這樣既能躲過風(fēng)扇正常工作電流,又能在風(fēng)扇出現(xiàn)異常時(shí)正確動(dòng)作跳開故障風(fēng)扇[.]。

5結(jié)語

綜上所述,本文著重分析了變壓器冷卻器空氣開關(guān)頻繁跳閘的故障原因和處理方法,通過有效分析和研究,做出了合理改善,解決了變電運(yùn)行中反復(fù)出現(xiàn)的疑難問題。事雖小,但獲益良多。結(jié)合冷卻系統(tǒng)對(duì)于變壓器的重要性可知,保證冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)作,是保障變壓器正常運(yùn)行的前提,運(yùn)行人員要加強(qiáng)對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)的學(xué)習(xí),定期對(duì)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤和分析,這樣既能不斷積累經(jīng)驗(yàn),又能有效發(fā)現(xiàn)問題和處理問題,保護(hù)好設(shè)備。