变压器油循环水冷却器控制系统常见故障分析

童志祥，杨 涛，黄泰山，孙远刚

(中国长江电力股份有限公司乌东德水力发电厂，云南 禄劝 651512)

在电力系统中，变压器是不可或缺的一部分。大容量变压器必须采用适当的冷却装置，以散发足够的热量，从而维持变压器的安全稳定运行[1]。当变压器冷却器出现异常时，会对变压器产生巨大影响，产生的热量不能有效散发而积累，将严重影响变压器的内部绝缘和寿命，所以冷却器稳定运行对于变压器至关重要[2]。

油循环水冷却器是一种常见的冷却方式，其通过循环油与水，利用低温水来降低高温油的温度，从而来控制变压器运行温度，其控制系统的稳定性直接关系到变压器的稳定运行[3]。

本文针对油循环水冷却器控制系统常见故障进行列举，分析其原因并提出解决方法。

1 电源自动切换系统故障

冷却器控制系统中，为提高交流电源供电可靠性，都会引入两路动力电源，通过电源自动切换装置(ATS)来实现两路电源自动切换[4]，如图1所示。

图1中KX1和KX2为相序继电器，当进线电源正常时，通过其接点驱动继电器K1和K2从而控制电源自动切换装置工作。图1中SAM1为主供电源选择把手，当两路进线电源正常时，SAM1切至Ⅰ时，则优先1路电源供电[5]。

1.1 运行过程中常见故障

1)进线电源电压波动相序继电器动作，电压恢复后相序继电器未能返回，造成电源故障，电源自动切换装置不能正常工作。

2)由于两路电源有主供和备用之分，其中1路电源长期供电，其电缆长期通过大电流，其运行维护过程中发现长期供电电源电缆较备用电源电缆发热严重，使用寿命大大缩短。

1.2 原因分析及解决方法

1)相序继电器通常具有过压、欠压、相序和缺相监视功能，电源系统出现波动时其过压便会启动，从而相序继电器动作，但电压恢复正常后，相序继电器未能返回。造成此故障的原因和相序继电器的定值设置有关，相序继电器的定值因根据电源系统实际电压水平和运行情况来综合考虑，保证电压出现波动情况下能正常动作。

解决此故障可以从两方面来考虑，对于电源系统稳定的用户，需充分考虑相序继电器定值设置的合理性，而对于电源系统较容易波动的用户，可以考虑选择只带相序和缺相监视功能的相序继电器，过压和欠压由电源系统来调节。

2)长期1路电源供电，造成长期供电电缆发热及使用寿命缩短，此问题的原因主要与主供电源选择把手有关，解决此类办法一方面可以定期人为切换主供电源把手SAM1，让两路电源运行时间基本相等，另一方面，可以优化控制回路，采用可编程控制器来控制电源切换装置工作，合理分配两路电源工作时间。

2 示流计误报信号

为有效监测油循环水冷却系统中油循环和水循环情况，在主变冷却器控制系统中通常配置水流传感器和油流传感器，从而监测水流和油流的循环情况。在运行过程中，示流计误报情况时常发生，给维护带来不便。

2.1 原因分析

示流传感器包括信号处理器、热导式传感器及连接线3部分组成。从长期维护经验和研究结果来看，发生示流计误报主要有以下几方面原因。

1)示流计安装位置不佳。示流计安装位置主要有两种，一种是竖直管道其示流计安装于管道侧面；另一种是水平管道其示流计安装于管道顶部。研究发现安装于水平管道的示流计其管道顶部流量容易受外界影响欠充盈，这会对热导式传感器灵敏度产生影响，从而出现误报的情况。同时通过研究发现如果安装点前后距拐角距离太近，在冷却器切换期间，拐角附近流质会产生紊流，同样也会影响热导式传感器灵敏度，从而出现误报。

2)连接线问题。连接线造成信号误报主要是接头位置损坏造成的，出现接头位置损坏主要原因有两种：一种是因为冷却器在冲水和电机运行中管道会发生震动，导致连接线松动；另一种是因为冷却器管道受环境温度影响，在管道表面会产生冷凝水，冷凝水滴落至连接线处，造成连接线处进水，导致接触不良。

2.2 解决方法

1)示流计安装位置建议安装于冷却器管道的竖直段，同时安装点不能距拐角太近，通常建议安装点前后距拐角距离大于4倍管径，以防止在冷却器切换期间拐角处存在紊流影响传感器灵敏度，安装示意图如图2所示。

图2 示流计安装示意图

2)连接线问题，建议在选型过程中采用具有防水功能的连接头。为了有效防止运行过程中震动对其影响，可以在连接头部位制作简易支撑件来进一步加固连接头。

3 元器件过热

冷却器控制系统中，元器件会集中放置于控制柜中，由于柜内参与控制的元器件较多，正常工作时环境温度容易升高。如果环境温度过高，元器件散热效果会明显下降，影响元器件正常工作，对于大电流回路，严重时会造成元件烧毁甚至造成火灾等严重后果。

3.1 原因分析

环境温度过高主要受元器件和控制柜通风散热能力两方面影响。

1)元器件发热严重的原因主要和施工工艺有关，对于通过大电流的端子，其接触面压接不好，会造成接触面发热严重。

2)一些厂家生产的控制柜虽然配置有散热风扇，但风扇位置选择不合理或者风扇配置数量不够，造成热量不能及时散出，造成环境温度升高，从而元器件温度随之升高，情况越之恶化。

3.2 解决方法

1)元器件发热严重问题，一方面在施工期间严格控制配线质量，特别是大电流回路，应确保压接可靠，电缆芯无损坏；另一方面在元器件布局时应考虑其位置，对于大电流回路其元器件间应留有间距，使其能充分散热。

2)对于控制柜通风系统设计，建议风扇位置安装于盘柜顶部，利用风扇带走柜内热量，另外在户内控制柜两侧柜体上设置具有防尘措施的自然通风口，形成对流，能有效散发热量。

4 结 语

本文列举了变压器油循环水冷器控制系统中双电源切换装置故障、示流计误报、元器件过热三种常见故障，分析其发生原因并提供解决方法，为同行业油循环水冷却器运行维护提供方法，也为新投运主变冷却器控制系统在设计、元器件选型和安装方面提供参考。