220kV主变冷却器全停跳闸应急处置的几点探讨

第36卷第3期湖南电力HUNANELECTRICPOWER2016年6月doi：10.396^/j.issn.1008-0198.2016.03.015220kV主变冷却器全停跳闸应急处置的几点探讨Discussionontheemergencytreatmentof220kVmaintransformercooleroutagetrip王哲，李鑫婧，杨俊(国网湖南省电力公司长沙供电分公司，湖南长沙410015)摘要：随着用户对电网供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全稳定运行对电网及用户显得尤为重要，作为变压器辅助设备的冷却器控制系统也更应受到关注。文章针对变压器冷却器全停保护存在的问题进行了探讨，并提出相关技术解决措施。关键词：冷却器全停保护；延时；低压脱扣；远方操作中图分类号：TM763文献标志码：B文章编号：1008-0198(2016)03-0054-03对于采用强迫油循环风冷方式大型电力变压器，其控制回路由诸多接触器、继电器、保险及空气开关等元件组成，当任意一元件发生故障时均可能导致冷却器部分停止运行或全停，若不及时进行处理，将对电力系统的安全稳定运行带来极大的安全隐患。事实上，近年来由于冷却器设备故障以及误发信导致的各类事故也屡见不鲜。因此，针对变压器冷却器全停控制开展相关研究工作显得尤为重要，力求在技术和管理两个层面上，最大限度的管控相应风险，减少因冷却器全停事故带来的损失⑴。1现状调查1.1冷却器全停回路基本原理变压器运行时，主变冷却器由380V站用交流电（I段或n段）提供电源，保证正常工作。根据规程要求，220kV带导向的强油风冷变压器应投人冷却器全停保护，当冷却器控制箱I，n段工作电源全部失去，即发冷却器全停故障告警，若在20min内主变上层油温达到了75°C，则启动出口继电器跳开主变三侧；若在20min内主变油温未达到75C，60min后无条件跳开主变三侧。其原理如图1所示。图中，KMS1、KMS2分别为I段电源及n段电源监视继电器；ST为SL(试验/工作）转换开关串主变三侧开关位置接点；sa为I段电源/n段电源自动转换开关。收稿日期：2015-10-13改回日期：2015-11-20基金项目：国网湖南省电力公司群众性科技创新项目（5216A1150009)•54•第36卷第3期王哲等：220kV主变冷却器全停跳闸应急处置的几点探讨2016年6月1.2冷却器全停故障原因分析一般来说，引起变压器冷却器全停故障原因总体上可分为2类〔2〕：1)冷却器工作电源未跳开，冷却器误发全停信号。由于外部电压波动（短时降低），导致冷却器全停电压监测告警节点闭合发信，并且告警接点带自保持功能，当电压恢复正常后，闭合接点未能自动复归，造成冷却器全停长期发信，对运行值班人员造成干扰。2)冷却器工作电源跳开，冷却器失电全停。由于外部干扰或内部故障，造成380V冷却器电源跳开，冷却器失电全停。该类事故因冷却器退出运行，如处理不当将造成主变冷却器全停跳闸，甚至造成站内2台主变同时停运，极大的影响电网安全运行。2冷却器全停保护应急处置技术方案对于冷却器异常情况，综合上述分析，主要从以下3个方面研究对策：一是在告警回路上进行相应改造，避免误发信对监控值班人员造成干扰。二是在进一步实现保护功能远方操作功能，在确认为误信号情况下，退出相关保护压板，防止主变误跳。三是对380V低压脱扣进行改造，避免电压扰动造成的冷却器失电。2.1告警回路改造近期几起冷却器全停误发信息事件均是由于外部电压波动（短时降低）造成。当电压波动时，冷却器告警回路由于电压下降即时告警，当电压恢复后由于告警接点自保持而无法复归，因此可考虑将告警回路内的保持接点改接至不保持接点，当电压降低时，接点闭合告警，电压恢复后，接点断开，告警自动复归。改造方案如图2所示。原冷却器全停1，2信号回路如图中虚线框中所示，现对该信号回路进行改造，增加KMSi和KMS2接触器常闭接点，取冷却器两路进线电源接触器KMSi和KMS:常闭接点的串联，当两路进线电源同时失去时，KMSi，KMS2闭合，冷却器发全停告警信号，当任意一路电压恢复后，KMSi或KMS2断开，告警复归。2.2远方操作回路改造当冷却器全停保护发生告警，如确认为误发信号，为防止冷却器受外部干扰进而发生误跳闸，可远方退出相关冷却器跳闸压板，依据规程要求〔3〕，远方操作应满足“双位置确认”条件。远方操作通过一个中间继电器的常闭接点串联在原来的保护出口回路中，采用基于遥控方式对非电量出口回路通断进行操作，如图3所示。将ZJ中的一对常闭接点串联在原来的冷却器全停保护60min出口回路中，通过测控装置或加装一台RTU装置实现对该中间继电器常闭接点进行远方遥控，原理如图4所示。该方案在出口回路串接接点，对回路的可靠性会带来一定的影响，严重情况下如常闭接点两付接点全部损坏，造成回路开断，将导致保护无法出口而拒动。可考虑在回路中并接一监视回路，通过电压继电器监视回路通断情况，当接点断开或回路异常断开后，电压继电器励磁告警。图2变压器冷却器全停发信回路改造示意图图3外接中间继电器ZJ原理示意图图4冷却器全停保护回路改造示意图在冷却器全停60min跳闸回路中串人一对并联的常闭接点后，该对接点通过测控装置由远方进行遥控，当油温及主变运行无异常时，可通过远方•55•第36卷第3期湖南电力2016年6月遥控断开冷却器全停60min跳闸回路，从而避免主变跳闸事故。2.3380V低压脱扣改造目前站用380V低压断路器普遍采用了低压脱扣保护。当电源电压为额定电压的85%~110%时，低压断路器内的低压脱扣器保证吸合，使低压断路器顺利合闸；当电源电压低于额定电压的35%时，低压脱扣器保证脱开使低压断路器掉闸分断。因此当冷却器380V工作电源电压出现扰动，降低至低压脱扣器额定动作电压以下时，低压脱扣器将跳开380V工作电源，造成冷却器失电全停〔4〕。从电网安全可靠运行角度出发，对220kV及以上变电站380V开关低压脱扣装置采取了如下措施：1)对主变采用强油导向风冷的220kV及以上变电站，且站内装设有独立380V备自投装置的，为防止电压扰动导致低压脱口装置动作造成主变冷却器全停，可采取增加低压脱扣延时功能或直接拆除站用变380V开关低压脱扣装置。2)考虑到低压脱扣装置同时兼具部分备自投功能，对于站内无独立380V备自投装置的，或主变未采用强油导向风冷的变电站，建议维持站内低压脱扣装置原有设置方式不变。对于主变采用强油导向风冷，且站内配置有独立380V备自投装置的，对站内380V断路器低压脱扣装置进行拆除。若欠压脱扣器与分励脱扣器分开配置的，直接拆除欠压脱扣器；若欠压脱扣器与分励脱扣器合并配置的，则将欠压脱扣器与分励脱扣器更换为分励脱扣器；若欠压脱扣器与分励脱扣器合并配置且与智能控制模块一体化设计的，则将欠压脱扣器与分励脱扣器更换为分励脱扣器，智能控制模块需由厂家进行重新配置。以欠压脱扣器与分励脱扣器分开配置的为例，原理见图5。3冷却器全停保护应急处置管理方案3.1加强远方数据收集准确性的管理措施3.1.1变电站视频监控系统建设目前监控人员一般只能通过相关遥信量的上传实现对冷却器运行工况的监视，但遥信信息只能传输电气数据，无法反映冷却器运行的其他方面情况，且当发生告警时，远方缺乏其他独立的指示予以佐证。为提高监控人员对冷却器运行监视的准确性，一个可行的办法就是采用变电站远程视频监控系统，通过远方视频实时监控记录冷却器风扇运转情况。需要指出的是，冷却器监控视频不仅需要能对变电站的现场环境和设备进行实时视频监控，还需要根据监控内容对特定的行为（如风扇转动）进行识别〔5〕，使监控系统能够实现自动检测分析，对特定行为进行实时报警，以实现冷却器监控的智能化。另一方面，冷却器视频监视电源应由站用电独立供给，禁止与冷却器共用电源，防止当冷却器失电后，视频电源无法工作。3.1.2远方油温数据准确性校核变压器作为变电站内主设备，其中变压器油温是一项能实时反映其负荷水平和安全状况的重要参数，当冷却器发生异常时，油温数据是调度对变压器进行综合处置判断的一个重要参考，其数据上传的真实性是调度做出正确科学决策的基本前提。然而，油温作为一项非电量参数，与其他电压、电流量相比，因涉嫌技术规范不统一、变换环节多、设备参数不一致等因素，在长期的运行过程中，发现多数变压器远方与就地两侧测温误差较大。因此，为提高监控人员对变压器冷却器异常应急处置的科学性和有效性，油温远方数据准确性校核工作开展就显得尤为必要，将其纳人运行巡视与专业巡视范围，定期开展油温数据的核对工作。3.1.3运行人员现场检查汇报当变压器冷却器发生异常后，调度人员通过远(下转第60页）•56•第36卷第3期湖南电力2016年6月误差优于0.05%,可以对0.2级及以下准确度等级的直流电能表展开溯源。另外，校准结果的扩展不确定度也较低，这说明校准过程规范、正确，结果具有较高的可信度。文中使用的方法对其他等级直流电能标准的溯源也具有借鉴作用，该方法在直流电能计量溯源体系的建设中也能起到辅助和验证。参考文献〔1〕国家电网公司.电动汽车非车载充电机直流计量技术要求：Q/GDW11165—2014〔S〕.北京：国家电网公司，2014.〔2〕国家电网公司.电动汽车充换电设施术语：Q/GDW11167—2014〔S〕.北京：国家电网公司，2014.〔3〕国家电网公司.直流电能表技术规范：Q/GDW1825—2013〔S〕.北京：国家电网公司，2013.〔4〕徐子立，李前，胡浩亮，等.电动汽车充电桩直流电能表检定装置的研制〔J〕.电测与仪表，2011,48(12):65-69.〔5〕刘铮，张维戈，李景新.基于LabVIEW的直流电能表检验装置设计〔J〕.电子设计工程，2010,18(10):57-60.〔6〕熊浩，曹敏，毕至周，等.基于直流比较仪的直流电能表检定装置研制〔J〕.云南电力技术，2013,41(6):61-63.〔7〕中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.测量不确定度评定与表示：JJF1059—2012〔S〕.北京：国家质检出版社，2013.(上接第56页）方视频监控及油温数据进行辅助判断之外，同时应立即通知运行人员赶赴现场检查设备情况并汇报。特别对于基地站距离发生冷却器异常的变电站较远时，应建立属地化部门协同机制，当运维人员无法及时到达现场时，由属地运维班组代为检查设备情况并及时汇报，调度根据现场检查情况制定处置策略。3.2冷却器全停跳闸处置原则当发现变压器冷却器发生异常后，调度端首先应判断是否为误信号（如通过视频监控、油温信息、现场人员汇报等）。如为误信号，则通过远方操作或通知运行人员退出冷却器全停保护跳闸压板，防止冷却器全停保护误跳变压器。如确为冷却器失电，则依据以下原则进行处理：1)调度端立即按重大事件进行汇报，做好负荷转供，尽量降低变压器运行负荷水平，防止变压器油温迅速蹿升。2)若油温已达75丈，或油温上升迅速（温升超过20丈），调度应及时联系将主变转热备用。3)运行人员检查站用变高、低压测及断路器范围内是否有故障，并设法恢复站用电。若站用电未失，则检查冷却器I,n路电源是否跳闸，若跳闸，则试合一次，若未跳闸，则检查上级空气开关是否跳闸。4)及时通知检修单位进行检查处理。4结束语通过对220kV变压器冷却器全停事件分析,我们认识到冷却器全停对大型变压器的危害及严重性，从而对冷却器误发信、误跳闸采取措施，防患于未然，并结合现场实际，找到符合现场实际且安全可靠的技术改造方案，防止冷却器全停事件的发生。参考文献〔1〕庄洪波，黄立新.对于变压器冷却器控制系统的几点思考〔J〕.湖南电力，2006,2(26):49-50.〔2〕卢洪锋，郑平，孟宪华.500kV自耦变压器冷却器异常情况探讨〔J〕.浙江电力，2012,31(9):24-26.〔3〕国家电网公司.继电保护和安全自动装置远方操作技术规范〔S〕.2015.〔4〕焦日升，徐庆.大型变电站取消站用变压器低压侧主断路器欠压脱扣器分析〔J〕.吉林电力，2012,40(2)