500 kV主变“冷却器全停”异常分析与处理

刘尚昀

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江 529500）

0 引 言

变压器在带额定负载下，若变压器冷却器全停超过20 min，油面温度或绕组温度超过跳闸整定值且相应跳闸压板投入时，会引起变压器各侧断路器跳闸[1]。某500 kV变电站在主变冷却器电源切换试验过程中，发生一起“冷却器全停”异常事件，由于异常信号发现及时，值班人员处理得当，避免了一起冷却器全停引起的主变停电事故。

1 异常经过及初步检查

2018年12月18日，某500 kV变电站在主变冷却器电源切换试验中，500 kV#3主变非电量及辅助保护屏冷却器全停报警信号指示灯常亮，“冷却器全停报警信号”无法复归，同时监控后台出现“A相风机故障”和“冷却器全停”光字告警信号。

值班人员随即对#3主变A相冷却器控制柜进行初步检查，使用万用表检查风冷控制柜的三相交流电源电压正常，值班员将#3主变A相的10组风机手动/自动开关SA都置于手动位置时，冷却器风机均未能启动，异常告警依旧存在，而B相、C相的风机手动/自动开关SA置于手动位置时，冷却器风机却能启动。根据初步检查结果，值班员判断#3主变A相风冷控制回路可能存在故障，导致出现异常告警信号和无法手动启动冷却器风机。按定值单该主变的冷却器全停，油温高、绕温高跳闸压板全部退出，不存在因此造成主变跳闸的风险，但无过负荷且油温也不超过75 ℃时，变压器在冷却器全停时最长运行时间也不能超过1 h，所以#3主变依旧存在非计划停电风险[2]。

2 异常分析及处理

2.1 异常分析

2.1.1 “A相风机全停”信号分析

厂家说明书中提及，当风机全停或者交流电源故障时，通过风机全停信号继电器KA2常开触点发“风机全停瞬时”信号，风机全停瞬时信号如图1所示。

图1 风机全停瞬时信号图

当负荷电流或者油温绕温到达冷却器启动条件时，PLC发出风机启动命令，使KD13常开触点闭合；当风机全停时，KM1至KM10的10组常闭触点都闭合，使风机全停信号继电器KA2带电励磁，KA2常开触点闭合，发出“风机全停信号”信号。如果未达到冷却器启动条件，则KD13常开触点断开，风机全停信号继电器KA2失电，从而不会发出“风机全停信号”信号。

当交流电源故障时，风机电源相序继电器KV失电，KV常开触点断开从而使交流电源故障报警继电器KA1失电，然后KA1常闭触点闭合使风机全停信号继电器KA2带电励磁，KA2常开触点闭合，发出“风机全停信号”信号。

图2为交流电源监视图。

图2 交流电源监视图

2.1.2 “冷却器全停信号”分析

风机全停信号继电器KA2常开触点闭合发出的“风机全停瞬时”信号开入至主#3主变非电量及辅助保护屏，通过双位置继电器XJ16A使继电器J16A带电励磁，从而使J16A常开触点闭合，发出“冷却器全停信号”。“冷却器全停信号”是合并信号，任一相主变发出“风机全停瞬时”信号，装置都会发出“冷却器全停信号”。因为XJ16A双位置继电器在主变冷却器电源切换试验中会造成瞬时失电，所以试验后要手动复归“冷却器全停信号”。

2.1.3 无法手动启动冷却器风机分析

该主变的风机有自动控制和手动控制两种控制方式：风机手动/自动开关SA置于自动位置时，风机由负荷电流、温度信号进行控制；风机手动/自动开关SA置于手动位置时，风机由手动开关直接控制。图3为风机控制回路图，风机控制回路串接一组交流电源故障报警继电器KA1的常开触点，当交流电源故障时，无法自动和手动启动冷却器风机。

图3 风机控制回路图

结合分析可知，出现异常告警信号以及无法手动启动冷却器风机的原因有以下5个[3]。

（1）三相交流电源故障。

（2）交流电源故障报警继电器KA1故障。

（3）风机电源相序继电器KV故障。

（4）10组冷却器风机的风机控制回路故障。

（5）10组冷却器风机的电机回路故障。

2.2 异常处理

检查电源时，身体与空开等保持安全距离，不要随意拉合、触摸空开，观察每一个空气开关的位置，确定有无明显的放电灼烧痕迹，使用万用表的交流电压档测量三相交流总电源空开下端电压。

对照图纸，使用万用表的交流电压档，测量交流电源故障报警继电器KA1的A1、A2两端电压，若A1端有电压，A2端无电压，则可能是交流电源故障报警继电器KA1线圈烧毁等故障；若A1、A2端均无电压，可能是风机电源相序继电器KV故障，导致其常开触点断开。

对照图纸，使用万用表的交流电压档，逐一测量10组冷却器风机的风机控制回路各点电压是否异常。

如果排除了电源和风冷控制柜控制回路的原因，则可能是主变的10组冷却器风机的电机回路存在短路或开路故障，需要申请将#3主变A相冷却器停电，断电后可以使用万用表的交流电阻档测量各风机电机回路的电阻，检查各电机回路是否有短路或开路，也可以使用绝缘摇表测10组冷却器风机的电机回路，得绝缘电阻值是否低于1 MΩ。

本次异常中，值班人员首先排除了三相交流电源故障，然后使用万用表的交流电压档测量发现A1、A2端均无电压，风机电源相序继电器KV的LED灯指示灯不亮，然后使用短接线将KV常开触点短接后发现，两个告警信号消失，可以手动启动冷却器风机，因此判断是风机电源相序继电器KV故障。更换备品继电器后，异常信号消失，冷却器风机恢复正常运行，证实异常是由风机电源相序继电器KV故障引起。

3 改进措施

冷却器风机在电源正常情况下，应能手动启动，该500 kV变电站的冷却器风机的手动启动控制回路存在功能缺陷，在风机电源相序继电器KV故障和交流电源故障报警继电器KA1故障时无法手动启动冷却器风机。500 kV主变的冷却器电源由一主一备两路电源供电，可靠性较高，如果再次出现类似异常，在确保电源无故障情况下，应能立刻手动启动冷却器风机，再进行异常排查，将缩短冷却器全停时间，避免造成主变停电风险，所以提出以下改进措施。图4为改进后风机控制回路图，手动启动冷却器控制回路不串接交流电源故障报警继电器KA1的常开触点，在风冷控制柜加装电压表，实时显示电压的三相电压，在确保电源三相电压正确下，可以立刻强制手动启动冷却器风机，以降低风机电源相序继电器KV和交流电源故障报警继电器KA1故障造成主变停电的风险。

图4 改进后风机控制回路图

4 结 论

本次500 kV主变“A相风机全停”和“冷却器全停”异常告警信号都是由风机电源相序继电器KV故障引发的。在异常发生期间，#3主变A相无法手动启动冷却器风机。该站的冷却器风机的手动启动控制回路存在缺陷，所以提出手动启动冷却器控制回路不串接交流电源故障报警继电器KA1的常开触的改进措施，以强制手动启动冷却器风机，降低风机电源相序继电器KV和交流电源故障报警继电器KA1故障造成主变停电的风险。