主变风冷启动回路故障的分析与处理

● 湖南·国网益阳供电公司 崔 璨 郭一佳 向 洁

1 故障处理简介

2017 年8月17日下午5点左右，国网益阳供电公司检修分公司变电运维人员接到监控通知：某110kV变电站#2主变油温显示69度，并仍有上升趋势，但是监控没有接收到任何关于该主变的告警信号。运维人员到现场后发现#2主变8个风扇已全部停止运行，但后台却没有报任何告警信号。运维人员询问监控人员得知：监控室也没有收到关于#2主变风冷系统全停的任何信号。

接到运维人员通知，检修人员迅速赶赴现场，立即对风冷回路进行了全面检查，经过仔细排查后发现4号风扇（共有8个风扇）接触器已损坏，不能励磁，其他风扇回路均能正常励磁，无其他异常。检修人员用万用表测量中间继电器和风扇启动延时继电器，发现两者均没有交流电源，相应的开关已处于分位，经判断为短路跳闸断开。检修人员尝试合上开关，发现开关合上后立马跳开，于是怀疑该风冷启动回路存在短路点，经万用表测试，该风冷启动回路的确存在短路点，短路点为4号接触器。检修人员又仔细核查了回路其他元器件，未发现异常。明确故障点后，检修人员迅速采取解决措施，更换了短路的4号接触器，经测试回路确无短路点后，将开关合上，所有风扇均恢复了正常运行。

2 故障原因分析

2.1 主变风冷全停故障分析

为了能够更加深入透彻地分析该主变风冷全停故障的形成原因，检修人员结合现场风冷箱实际情况和设计图纸，对#2主变风冷回路及相应的信号回路进行分析，大致可将风冷回路分为3个部分，分别是：风冷启动回路，风扇电机启动回路，风冷信号回路。

（1）风冷启动回路。由图1主变风冷启动回路可以看出，#2主变的风冷回路的启动主要是通过手动启动、温度启动和电流启动3种方式。但无论哪一种启动方式都是先通过启动中间继电器ZJ，然后通过中间继电器ZJ的重动节点来启动接触器C和热接触器RJ，以实现风扇电机控制。因此，当4号风扇的接触器烧坏后导致短路，跳开了相应的开关1ZK后，导致整个风冷启动回路失电，使中间继电器失去作用，相应的接触器C和热接触器RJ也就不会启动。

图1 主变风冷启动回路

（2）风扇电机启动回路。风扇电机启动主要是通过接触器C和热接触器RJ的启动，但是当风冷启动回路失电的情况下，接触器C和热接触器RJ不会启动，此时即使风扇三相有电压，风扇电机仍旧不会启动。风冷电机启动回路，如图2所示。

图2 主变的风冷电机启动回路

（3）风冷信号回路。由图3主变通风回路故障信号回路，可以看出#2主变风冷回路只有“#2主变风冷回路故障”这一个信号。此告警信号是在中间继电器ZJ启动的情况下，且任一风扇中接触器C有故障或者不启动情况下才会发出。

图3 主变通风回路故障信号回路

3 风冷启动回路的缺点及影响

经过该主变风冷启动回路和主变通风回路故障信号回路的特点分析可知，风冷启动回路和风冷故障信号回路设计存在缺陷，详细分析如下：当风冷启动回路失电，中间继电器ZJ不会启动，该信号也就不会发出，从而导致对风冷回路失去监控。

当4号风扇接触器C烧坏导致交流短路，跳开了相应的开关1ZK后，整个风冷启动回路都失电，从而中间继电器不启动，相应的接触器C和热接触器RJ也不会启动。从而导致了#2主变的风冷全停故障的发生，且因为中间继电器没有启动，同样信号回路也没有发出“#2主变通风回路故障”信号。

虽然对4号风扇的接触器烧坏，导致#2主变风冷全停这个严重缺陷及时进行了处理。但是相应的信号回路不完善同样是一个很严重的隐患，亟待解决。根据《DL/T769-2001电力系统微机继电保护技术导则》中4.1.1项：“微机继电保护装置应具有在线自动检测功能，其内容包括微机保护硬件损坏、功能失效和二次回路异常运行状态的自动检测。”可知，该风冷启动回路乃至整个#2主变风冷系统不具备在线自动检测功能，使得该风冷系统在风冷启动回路出现短路故障而跳开电源空气开关时，风冷系统的实际运行状态失去了监控，即使风冷全停故障发生，监控也不知情。这就使风机回路短路故障引起风冷全停的情况，得不到足够的重视和及时有效的处理。

因该信号回路的不完善，在#2主变风冷全停故障发生之后一段时间内，无论是装置、后台还是监控方面，均未收到“#2主变通风回路故障”信号及告警，对于监控及自动化人员而言，实际上是监控范围内的盲区。本次事件中，如不是及时发现油温有异常升高，将可能会造成更严重的后果。主变风扇是降低主变温度的重要途径，如果风扇全部因故障停止运行，会导致变压器油温上升并长期处于高温状态。

在主变重载运行时，若风冷回路出现异常使风扇停止运行且不能发送告警信号至监控，则可能使主变处在长期高温状态下运行。长期高温运行可能损坏主变的绝缘材料的耐压能力和机械强度，变压器的绝缘受损可能引发变压器内部短路，造成主变跳闸等严重事故。当主变油温达到一定值时，变压器油将产生气泡甚至剧烈气化。气泡会降低主变内部绝缘或引发闪络，造成主变损坏。变压器油剧烈气化则可能引发主变起火甚至爆炸，造成主变损毁甚至人员伤亡。所以，主变风冷系统故障不可小视。

4 整改措施

此次主变风冷全停事故虽然及时发现并妥善处理，但也暴露了因信号回路的不完善所留下的隐患，该隐患如不及时处理，可能造成严重后果。因此希望能总结原因，吸取教训，提出整改建议。

（1）为有效防止该类型隐患引起的故障再次发生，变电运维人员应会同检修人员对存在同类型问题的变电站开展专项排查，特别对重要控制、信号回路排除当电源消失或中断时是否影响相应回路信号的发送。

（2）对于该类型回路设计不完善，可采取补救措施，在端子箱内相应的开关加装辅助接点并接入发信回路，保证风扇启动回路相关故障信号在出现交流电源开关跳闸时能自动发出故障告警信号，引起监控以及运维人员的注意，以防止故障发展成事故。

（3）对于风冷系统处于运行状态，带电更换开关存在较大风险，导致此类回路不能立即进行整改的，变电运维人员应加强日常专项巡查，杜绝类似故障或事故的发生。

5 结束语

本文对风冷启动回路进行了详细分析，得出了该风冷启动回路若元件短路则会造成交流电源开关跳闸，使得接触器无法正常工作从而造成整个冷却系统停止运行，导致变压器油温持续升高的结论。针对该风冷启动回路所存在的设计缺陷，本文提出了相应的解决办法，对风冷启动回路进行了改进，同时对其他变电站相似设计的风冷回路提出了整改措施，消除了安全隐患。