引言

大容量變壓器必須采用適當?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)定運行。當變壓器冷卻器出現(xiàn)異常時,會對變壓器產(chǎn)生巨大影響,產(chǎn)生的熱量不能有效散發(fā)而積累,將嚴重影響變壓器的內部絕緣和壽命。所以不管是冷卻器部分故障還是冷卻器全停的嚴重故障,都應該引起高度重視,做到及時發(fā)現(xiàn)、及時處理,防患于未然。

1某500kV變電站變壓器冷卻器事前運行狀況

該500kV變電站變壓器由廣州西門子變壓器有限公司生產(chǎn),型號為0DFs10-250000/500,冷卻方式為0NAN/0NAF(自然油循環(huán)風冷),由變壓器油溫或高壓側負荷電流控制冷卻器啟停。該變壓器2013年12月投運,從2017年開始,頻繁出現(xiàn)冷卻器空氣開關跳閘現(xiàn)象,導致冷卻器部分風扇不能正常運行,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。冷卻器空氣開關跳閘有兩種可能性:(1)風扇啟動時啟動電流過大,該冷卻器空氣開關受到大電流沖擊后越限跳閘:(2)風扇啟動運行一段時間后,通過冷卻器空氣開關的電流達到脫扣值而動作跳開。為確定跳閘原因,進行監(jiān)控后臺s0E排查,得知變壓器冷卻器故障風扇從啟動到跳閘相隔4h,因此可以排除第一種原因,即變壓器冷卻器空氣開關跳閘是冷卻器風扇長時間工作導致的。

2.2設備分析

該變壓器冷卻器的空氣開關型號是施耐德GV2-ME05C,額定電壓690V,額定電流范圍0v6.~1v0A,現(xiàn)場定值Ik統(tǒng)一設置為0v6.A,額定沖擊耐受電壓6kV:冷卻器風扇功率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,通過對比可知,Ik>If。理論上說,空氣開關定值設定滿足冷卻器使用要求。

2.3現(xiàn)場設備檢查

檢查各個冷卻器風扇,該變壓器冷卻器風扇轉動元件均轉動正常,如風扇轉動異常,缺乏潤滑,轉動困難,會使風扇運行時電流增大。檢查風冷裝置匯控箱,測溫發(fā)現(xiàn)箱體內溫度普遍在50℃左右,可知冷卻器空氣開關所在的箱體運行環(huán)境比較惡劣。

2.4確定原因

經(jīng)分析,由于施耐德GV2-ME05C空氣開關是采用熱脫扣原理,在額定電流通過的情況下不會發(fā)生脫扣跳閘,但經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)冷卻器空氣開關所在箱體運行環(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,從而使冷卻器風扇在正常負荷電流下,也會由于脫扣元件溫度達到脫扣值而動作,最終導致空氣開關跳閘。

3冷卻器空氣開關跳閘風險分析

變壓器冷卻器是主變高溫高負荷時啟動的散熱方式,對變壓器正常運行有著重要意義。變壓器散熱的過程首先是通過油箱壁和冷卻器對外自然輻射熱量,然后是與環(huán)境空氣發(fā)生對流換熱,要使變壓器溫度穩(wěn)定,需要達到熱平衡狀態(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(提高溫度差),加快對流換熱,提高對流換熱的效率,即使用循環(huán)風冷系統(tǒng)加快空氣的流動,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立電源,基數(shù)組為第一組風扇,偶數(shù)組為第二組風扇,每個風扇均配置獨立的空氣開關。當該組任一空氣開關跳閘,則相應發(fā)出該組風扇電源故障信號,這個空氣開關對應的風扇停止運作,失去散熱效果,如變壓器停運風扇較少,其影響也就較微弱,但如果現(xiàn)處理不及時,變壓器風扇陸續(xù)停運,變壓器整體散熱效果將受到嚴重影響。

該變壓器冷卻器故障信號屬于頻發(fā)信號,在風扇正常啟動一定時間后時有發(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行狀況。若是冷卻器不正常運行引起溫度異常,且在運行中無法檢修,應申請調度當值值班員將變壓器停運,若不能立即停運,應調整變壓器的負載至允許運行溫度下的容量(60%sn)[2]。對于冷卻裝置全停,首先應檢查電源電壓是否正常,如因工作電源故障而導致自動切換器回路不能自動切換,應立即到主變冷卻器控制箱倒換工作電源(過程中為防止啟動電流過大,燒壞接觸器,可先停下幾組冷卻器),恢復冷卻裝置運行。若短時不能處理好,可在負荷、溫度允許的情況下繼續(xù)運行,處理過程中應密切關注主變負荷和溫度。即使無過負荷且油溫<75℃,變壓器在冷卻器全停時最長運行時間也應<1h?？梢?冷卻系統(tǒng)的異常情況給變壓器的正常運行帶來了極大風險和隱患。

4冷卻器空氣開關跳閘處理方法

由以上原因分析和風險分析可知,主要問題是變壓器冷卻器空氣開關整定值與風扇工作電流的匹配問題,即變壓器冷卻器空氣開關整定值能否躲過風扇正常工作電流與風冷匯控箱內環(huán)境溫度的加成,但變壓器冷卻器空氣開關整定值又不能過大,若整定過大,當風扇真正出現(xiàn)異常時,空氣開關無法正確跳閘斷開異常風扇,發(fā)生越級跳閘,有可能最終導致冷卻裝置全停。結合以上情況,將變壓器冷卻器空氣開關現(xiàn)場定值Ik統(tǒng)一設置為0v8A,這樣既能躲過風扇正常工作電流,又能在風扇出現(xiàn)異常時正確動作跳開故障風扇[.]。

5結語

綜上所述,本文著重分析了變壓器冷卻器空氣開關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,解決了變電運行中反復出現(xiàn)的疑難問題。事雖小,但獲益良多。結合冷卻系統(tǒng)對于變壓器的重要性可知,保證冷卻系統(tǒng)正常運作,是保障變壓器正常運行的前提,運行人員要加強對變壓器冷卻系統(tǒng)的學習,定期對冷卻系統(tǒng)運行情況進行跟蹤和分析,這樣既能不斷積累經(jīng)驗,又能有效發(fā)現(xiàn)問題和處理問題,保護好設備。