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摘要： 通过实例分析了变压器冷却系统控制回路设计原理； 针对变压器冷却系统控制回路常见故障， 提出了故障点查找及处理措施。
关键词： 变压器； 冷却系统； 故障； 分析； 措施
变压器是变电站的核心设备，肩负这电能转换、传输的重要环节，是变电运行部门必须关注的重要设备。变压器在完成能量与电压转换的过程中，存在着一定的能量损耗，使得铁心、绕组等内部部件产生大量热能，从而使变压器油温上升。因此，在变压器运行时，必须将其损耗产生的热能及时交换出去，保证变压器运行的上层油温、绕组温度在允许的范围内，否则，变压器的寿命就会大大降低，甚至出现绝缘过热、老化，以至绝缘击穿。
变压器的冷却系统是变压器日常巡视维护项目之一，冷却系统必须具备双电源供电，并要求定期进行电源轮换试验，确保双电源自动切换的可靠性。以下就500kV茅湖站#3主变为例，对500kV茅湖站#3主变冷却系统控制及常见故障进行分析探讨。
一、500kV茅湖站#3主变的相关信息
500kV茅湖站#3主变为重庆ABB变压器有限责任公司生产的型号为ODFS-250000/525/ ，其冷却方式为ONAN/ONAF。
二、#3主变冷却装置设计原理
1、双电源控制电路
冷却装置两路电源分别由站用电系统380V两段母线供电至#3主变汇控箱（如图1）。设计要求冷却装置两路电源应互为备用，任一路电源消失，另一路电源应自动投入，保证主变冷却装置电源的可靠性。
正常情况下，图2中Q3、Q4合上位置，S30选择开关定期进行电源轮换，如S30选择开关置于“电源1”位置，K40.1、K50.1继电器动作，K50.1、K40.1继电器常闭辅助触点断开“电源2”控制回路，K40.2继电器处于复归状态，K40.2继电器常闭触点闭合状态。此时，图1中K40.1常开触点闭合，K40.2常开触点保持断开，冷却系统由“电源1”供电。
如果发生“电源1”电源消失，或者电源缺相K80.1继电器动作，常闭触点断开等情况，导致“电源1”控制回路失电，K40.1、K50.1继电器将返回，K50.1、K40.1继电器常闭辅助触点闭合，K40.2继电器动作，图1中K40.2常开触点闭合，K40.1常开触点断开，冷却系统由“电源2”供电。
同理，如S30选择开关置于“电源2”位置，则K50.2、K40.2继电器常闭辅助触点断开“电源1”控制回路，冷却系统有“电源2”供电。如果发生“电源2”电源消失，或者电源缺相K80.1继电器动作，冷却系统由“电源1”供电。
2、#3主变冷却器启动方式
#3主变冷却器启动方式有：温度启动（油温、绕温）、手动启动、过流启动。
（1）温度启动
#3主变每相配备4台冷却风扇，启动方式由分控箱中的S31、S32选择开关进行控制，#1、#3风扇对应S31选择开关、#2、#4风扇对应S32选择开关，“温度1”指油温达到50℃或绕组温度达到70℃，“温度2”指油温达到70℃或绕组温度达到85℃。
正常运行时，当分控箱中S31、S32选择开关置于“温度1”或“温度2”位置时，只要变压器油温或绕温达到“温度1”或“温度2”定值，则启动相对应的风扇。
如图3，正常情况下，Q2空气开关闭合，K80触点闭合，Q32.1、Q32.2、Q32.3、Q32.4热继电器常开触点闭合，当S31置于“温度1”，S32置于“温度2”，达到“温度1”时，K1继电器动作，K1常开触点闭合，K32.1、K32.3继电器动作，图1中K32.1、K32.3常开触点闭合，启动#1、#3冷却风扇。同理，温度达到“温度2”时，启动#2、#4冷却风扇。
（2）手动启动
将S31选择开关置于“手动”位置，则启动#1、#3风扇；S32选择开关置于“手动”位置，则启动#2、#4风扇。
（3）过流启动风扇
如图4，当#3主变过电流倍数达到整定值，K81过流继电器动作，K81常开触点闭合，图2中，K1、K2繼电器动作，K1、K2常开触点闭合，K32.1、K32.2、K32.3、K32.4继电器动作，图1中K32.1、K32.2、K32.3、K32.4常开触点闭合， #1、#2、#3、#4冷却风扇全部启动。
三、冷却装置常见故障处理
1、冷却装置动力电源故障
当冷却装置两路电源中的其中一路电源或两路电源故障，后台监控系统均会发出相应的“冷却器电源故障”告警信息及光字牌。
（1）如果发生冷却器全停，应检查故障变压器的负荷情况，密切监视变压器的上层油温及绕组温度情况。
（2）如后台监控发出“冷却器全停”、“冷却器电源1故障”信号，则备用电源无自动切换，应先用万用表检查主变汇控箱两路380V电源进线电压是否正常，是否缺相；检查相应的交流电源空气开关及冷却器切换开关是否正常投入。如果两路交流电源皆消失，则根据现场运行管理规定，在温度及负荷允许的时间内，尽快恢复冷却器电源，如短时间无法恢复，则应向调度申请转移负荷，或申请临时接入380V外接电源供冷却系统使用。
（3）如发生工作电源消失，备用电源正常，但冷却系统无实现自动切换，造成冷却器全停，此时，后台监控发出“冷却器全停”、“冷却器电源1故障”信号，则应立即检查主变控制箱中各接触器、缺相继电器、热继电器、熔断器等工作状态是否正常，其各常开/常闭触点是否正常，控制回路接线端子是否牢固，若发现问题，立即进行处理。
（4）如后台系统发出“冷却器全停”、“冷却器电源1故障”、“冷却器电源2故障”，则表明冷却装置自动切换已动作，如两路动力电源总开关皆跳闸，可初步判断为冷却系统有短路现象，则应从主控箱、分控箱中回路是否有短路现象，如发现有短路现象则尽快处理，恢复两路冷却电源。如没发现短路现象，则可切换至备用风扇，尝试恢复两路冷却电源，再对原工作风扇的电机动力电缆等进行短路点的查找。
2、冷却风扇机械故障
冷却交流电源欠压、三相不平衡、缺相，或者电机进水受潮等原因，皆有可能造成冷却风扇电机烧毁、电机轴承损坏等机械故障。按照设计要求，在冷却风扇电机保护热继电器上引一对常闭触点作为电机故障告警信号所用，当电机过载时，发出电机故障告警信息。冷却风扇异常时，现场可听到异常声响或者风扇旋转异常等情况。当某台冷却风扇出现机械故障时，应断开其冷却交流电源，再由专业班组进行检查处理，与此同时应密切关注变压器的上层油温和绕组温度。
四、结论
变压器冷却系统异常及故障处理，必须根据后台告警信息及现场
异常情况，对故障类型进行初步判断，依据现场实际和对应图纸进行故障点查找。在故障处理的过程中，要密切注意变压器油温的变化，以免油温过高加速变压器绝缘老化。
参考文献：
[1] 陈家斌，变电设备运行异常及故障处理技术，中国电力出版社，2009
关键词： 变压器； 冷却系统； 故障； 分析； 措施
变压器是变电站的核心设备，肩负这电能转换、传输的重要环节，是变电运行部门必须关注的重要设备。变压器在完成能量与电压转换的过程中，存在着一定的能量损耗，使得铁心、绕组等内部部件产生大量热能，从而使变压器油温上升。因此，在变压器运行时，必须将其损耗产生的热能及时交换出去，保证变压器运行的上层油温、绕组温度在允许的范围内，否则，变压器的寿命就会大大降低，甚至出现绝缘过热、老化，以至绝缘击穿。
变压器的冷却系统是变压器日常巡视维护项目之一，冷却系统必须具备双电源供电，并要求定期进行电源轮换试验，确保双电源自动切换的可靠性。以下就500kV茅湖站#3主变为例，对500kV茅湖站#3主变冷却系统控制及常见故障进行分析探讨。
一、500kV茅湖站#3主变的相关信息
500kV茅湖站#3主变为重庆ABB变压器有限责任公司生产的型号为ODFS-250000/525/ ，其冷却方式为ONAN/ONAF。
二、#3主变冷却装置设计原理
1、双电源控制电路
冷却装置两路电源分别由站用电系统380V两段母线供电至#3主变汇控箱（如图1）。设计要求冷却装置两路电源应互为备用，任一路电源消失，另一路电源应自动投入，保证主变冷却装置电源的可靠性。
正常情况下，图2中Q3、Q4合上位置，S30选择开关定期进行电源轮换，如S30选择开关置于“电源1”位置，K40.1、K50.1继电器动作，K50.1、K40.1继电器常闭辅助触点断开“电源2”控制回路，K40.2继电器处于复归状态，K40.2继电器常闭触点闭合状态。此时，图1中K40.1常开触点闭合，K40.2常开触点保持断开，冷却系统由“电源1”供电。
如果发生“电源1”电源消失，或者电源缺相K80.1继电器动作，常闭触点断开等情况，导致“电源1”控制回路失电，K40.1、K50.1继电器将返回，K50.1、K40.1继电器常闭辅助触点闭合，K40.2继电器动作，图1中K40.2常开触点闭合，K40.1常开触点断开，冷却系统由“电源2”供电。
同理，如S30选择开关置于“电源2”位置，则K50.2、K40.2继电器常闭辅助触点断开“电源1”控制回路，冷却系统有“电源2”供电。如果发生“电源2”电源消失，或者电源缺相K80.1继电器动作，冷却系统由“电源1”供电。
2、#3主变冷却器启动方式
#3主变冷却器启动方式有：温度启动（油温、绕温）、手动启动、过流启动。
（1）温度启动
#3主变每相配备4台冷却风扇，启动方式由分控箱中的S31、S32选择开关进行控制，#1、#3风扇对应S31选择开关、#2、#4风扇对应S32选择开关，“温度1”指油温达到50℃或绕组温度达到70℃，“温度2”指油温达到70℃或绕组温度达到85℃。
正常运行时，当分控箱中S31、S32选择开关置于“温度1”或“温度2”位置时，只要变压器油温或绕温达到“温度1”或“温度2”定值，则启动相对应的风扇。
如图3，正常情况下，Q2空气开关闭合，K80触点闭合，Q32.1、Q32.2、Q32.3、Q32.4热继电器常开触点闭合，当S31置于“温度1”，S32置于“温度2”，达到“温度1”时，K1继电器动作，K1常开触点闭合，K32.1、K32.3继电器动作，图1中K32.1、K32.3常开触点闭合，启动#1、#3冷却风扇。同理，温度达到“温度2”时，启动#2、#4冷却风扇。
（2）手动启动
将S31选择开关置于“手动”位置，则启动#1、#3风扇；S32选择开关置于“手动”位置，则启动#2、#4风扇。
（3）过流启动风扇
如图4，当#3主变过电流倍数达到整定值，K81过流继电器动作，K81常开触点闭合，图2中，K1、K2繼电器动作，K1、K2常开触点闭合，K32.1、K32.2、K32.3、K32.4继电器动作，图1中K32.1、K32.2、K32.3、K32.4常开触点闭合， #1、#2、#3、#4冷却风扇全部启动。
三、冷却装置常见故障处理
1、冷却装置动力电源故障
当冷却装置两路电源中的其中一路电源或两路电源故障，后台监控系统均会发出相应的“冷却器电源故障”告警信息及光字牌。
（1）如果发生冷却器全停，应检查故障变压器的负荷情况，密切监视变压器的上层油温及绕组温度情况。
（2）如后台监控发出“冷却器全停”、“冷却器电源1故障”信号，则备用电源无自动切换，应先用万用表检查主变汇控箱两路380V电源进线电压是否正常，是否缺相；检查相应的交流电源空气开关及冷却器切换开关是否正常投入。如果两路交流电源皆消失，则根据现场运行管理规定，在温度及负荷允许的时间内，尽快恢复冷却器电源，如短时间无法恢复，则应向调度申请转移负荷，或申请临时接入380V外接电源供冷却系统使用。
（3）如发生工作电源消失，备用电源正常，但冷却系统无实现自动切换，造成冷却器全停，此时，后台监控发出“冷却器全停”、“冷却器电源1故障”信号，则应立即检查主变控制箱中各接触器、缺相继电器、热继电器、熔断器等工作状态是否正常，其各常开/常闭触点是否正常，控制回路接线端子是否牢固，若发现问题，立即进行处理。
（4）如后台系统发出“冷却器全停”、“冷却器电源1故障”、“冷却器电源2故障”，则表明冷却装置自动切换已动作，如两路动力电源总开关皆跳闸，可初步判断为冷却系统有短路现象，则应从主控箱、分控箱中回路是否有短路现象，如发现有短路现象则尽快处理，恢复两路冷却电源。如没发现短路现象，则可切换至备用风扇，尝试恢复两路冷却电源，再对原工作风扇的电机动力电缆等进行短路点的查找。
2、冷却风扇机械故障
冷却交流电源欠压、三相不平衡、缺相，或者电机进水受潮等原因，皆有可能造成冷却风扇电机烧毁、电机轴承损坏等机械故障。按照设计要求，在冷却风扇电机保护热继电器上引一对常闭触点作为电机故障告警信号所用，当电机过载时，发出电机故障告警信息。冷却风扇异常时，现场可听到异常声响或者风扇旋转异常等情况。当某台冷却风扇出现机械故障时，应断开其冷却交流电源，再由专业班组进行检查处理，与此同时应密切关注变压器的上层油温和绕组温度。
四、结论
变压器冷却系统异常及故障处理，必须根据后台告警信息及现场
异常情况，对故障类型进行初步判断，依据现场实际和对应图纸进行故障点查找。在故障处理的过程中，要密切注意变压器油温的变化，以免油温过高加速变压器绝缘老化。
参考文献：
[1] 陈家斌，变电设备运行异常及故障处理技术，中国电力出版社，2009