大东江主变冷却器动力电源监视误动分析及反措改进

大东江主变冷却器动力电源监视误动分析及反措改进

摘要：大型水力发电厂主变压器是电力系统的重要设备，其冷却却通常采用强迫油循环水冷方式，为保护主设备，一旦冷却器动力电源回路和控制回路异常，监控系统在控制流程和控制逻辑上设计冷却器全停延时动作于跳闸停机，这就导致了主变冷却器全停误出口可能性，本文介绍了某厂发生的一起主变冷却器动力电源监视继电器误动事件，分析了故障原因并提出了解决对策，消除了误出口的设备隐患。

关键词：主变冷却器；继电保护；继电保护误动

0、引言：

大型水力发电厂主变压器的冷却通常采用强迫油循环水冷方式。冷却器全停时，变压器在运行中由于铜损、铁损的存在而发热，主变温升将直接影响变压器绝缘材料的性能，对主变的运行和寿命造成较大影响，为此一旦主变冷却器动力电源回路和控制回路的异常，控制逻辑和控制流程通常设计主变冷却器全停延时动作于跳闸停机，但这也可能导致主变冷却器全停误出口，造成主变保护动作断路器跳闸和机组停机。

本文分析了某厂发生的一起主变冷却器动力电源监视继电器误动事件，针对事件发生的过程和机理，提出合理的解决方案，消除了误出口的设备隐患。

1、事件经过

某520MW大型水电厂，主变额定容量为150MVA，冷却方式采用强迫油循环水冷方式。主变冷却系统主要由主控制器和4组YSSB—315型全不锈钢流道防堵型冷却器组成，供电方式上由2路380V动力电源供电，两路电源分别由继电器KX1、KX2监视。（如图1显示）

电源监视器KX1、KX2整定过电压为420V，欠电压为300V，当电源电压超出定值时继电器动作，继电器接点变位，向监控系统发出主变冷却器动力电源故障信号。当两路电源的继电器KX1、KX2同时动作时，系统发出主变冷却器全停信号，延时出口停机和跳主变两侧断路器。

2012年某日某时，电站监控系统突发4台主变同时报“主变冷却器第II路动力电源故障”。事后运行人员现场检查各台主变冷却器第II路动力电源进线，测量电压均400V左右，未超出继电器定值范围，但是各台主变冷却器第II路动力电源监视继电器KX2过电压指示灯常亮，电源监视常闭接点处于导通状态。

图1：主变冷却器动力电源和继电器监视回路

2、件分析及处理

事发时，6台主变的主变冷却器恰好都由第I路动力电源供电，第II路动力电源备用，两路动力电源均来自厂用400V自用电。事件发生后，维护人员调取机组故障录波装置采集的机组自用电400V电压录波数据。事件发生时电厂受系统冲击影响导致厂用电产生波动，最后稳定在400V正常电压附近（如图2）。

动力电源监视继电器KX1、KX2均为RM4TR32型继电器，该继电器对回路中过电压、欠电压、断线和相序有误均可以监测，过电压和欠电压通过继电器本体拨码进行调整，现场整定过电压为420V，欠电压300V，动作延时0S。

由故障录波数据分析，事发时主变冷却器两路动力电源都达到430V左右，超过相序继电器过电压动作值，继电器过电压指示灯亮，向监控系统报动力电源故障。根据继电器动作曲线，继电器过电压动作后返回电压需小于0.95倍过电压定值，其返回值应为400V。当系统恢复正常后，由故障录波数据可以看出，动力电源电压保持在400V左右，基本满足要求。对某台主变冷却器的继电器进行实验，发现继电器实际返回电压可能低于400V（见表1），即正常工作电压时，继电器不能返回。

图2：机组自用电400V电压录波波形

表1 RM4TR32继电器实验校验

综合上述，当发生系统故障，机组自用电400V电压波动时，第II路动力电源因未带负荷受外界影响较大，导致相序继电器过电压动作，但因返回电压并未达到继电器动作返回值，相序继电器未返回，导致误发第II路动力电源故障信号；而第I路动力电源带有4组冷却器运行，受系统电压扰动影响较小，其动力电源电压实际并未达到过电压动作值，所以未报第I路电源故障信号。

事后，运行人员断开第II路动力电源，继电器KX2返回，故障信号消失，重新合闸后，继电器KX2工作正常，未发出故障信号。

3、改进措施

为避免类似事件再次发生，考虑从两个方面改进：

1、调高动力电源监视继电器KX1、KX2过压定值，使其返回值大于正常工作电压400V。按此方案，考虑返回系数0.95，过电压定值至少需整定为420V，如果考虑一定的可靠系数，过电压定值太高，可能在系统电压过高时，主变冷却器油泵和电磁阀依然持续运行，监控系统却未接受到电源异常信号，而造成最终设备损害。

2、增加继电器动作延时时间定值，躲过电源电压波动过程，按此方案，参考故障录波波形，可将延时整定值定为3S。此方案可以躲过绝大部分系统电压波动和过电压影响，没有改变电压整定值，不会对电气一次设备造成影响。

4、结束语

通过对主变冷却器动力电源监视继电器误动事件分析，电厂运行与维护人员综合比较了两种技术方案的可行性，按调整动力电源监视继电器动作延时时间进行整改。经过技术改进后，改厂未再次出现主变冷却器动力电源监视继电器误动事件，消除了设备隐患，提高了系统可靠性。

参考文献：

【1】《安徽电力》2004 （1）冷控系统故障引起变压器跳闸事故原因分析及预防唐洪

【2】《华中电力》2006 （4）因主变冷却器故障造成跳闸事故的分析和改进杨开国

【3】《大众科技》2009 （1）主变冷却器电源转换试验引起机组调整事故分析与防范 潘付文

作者简介：胡磊（1980－），男，湖南长沙人，2002年6月毕业于长沙理工大学电力系统及其自动化专业。