（辽宁红沿河核电有限公司 辽宁大连 116000）
摘要：当今核电发电相关课题已经成为国内外研究的重要方向，但是核能发电，作为技术含量相对较高、安全冗余及纵深防御要求最为突出的发电方式，在外电源保障过程中，主变压器的风冷全停机制是保证核电厂安全性的一个重要内容。文章力求通过实际案例分析，对风冷全停机制运行中出现的问题进行了深入探索及多层次分析并提出了一系列适应性改进措施，希望助力启发变电厂主变压器安全稳定运行新思路。
关键词：主变压器；风冷全停；故障分析；防范措施
1.案例描述
1.1发生故障过程
国内某个核电厂，每台主变由3台单相变压器组成，每台暂且命名为A、B、C三相，其中每相变压器都有4组冷却器，每组冷却器都包含1台油泵与3台风机。2015年5月26日，为了配合调试，将该电厂的2号机组中6.6kV的母线LGA停运，此时，主变冷却器控制箱配备电源由Ⅰ段自动切换到Ⅱ段电源。在系统运行30分钟后，主变Ｃ相故障导致Ⅱ段电源发生故障，从而引起报警，随后主变Ｃ相发生风冷全停从而引发报警，在一个小时以后也出现了风冷全停现象，触发了报警装置动作。同时，发变组非电量保护柜收到了“主变Ｃ冷却全停投入”的消息，从而断开500 kV断路器、发电机出口断路器以及6.6kV母线进线断路器。故障发生后，工作人员赶往现场观察到Ｃ相风冷控制箱断路器尾端存在烧焦痕迹。
1.2故障原因分析
主变压器冷却器系统使用PLC对其控制，其逻辑图如下图1所示，当LGA母线发生停运现象时，其主变风冷控制箱Ⅰ段的电源失去作用， ATS供电装置自动转换至Ⅱ段电源，这个时候，开始使用单电源实施供电，使运行的可靠性大为降低。同时，Ⅱ段电源在运行30分钟后因为未知原因失去作用，并且触动Ⅱ段电源故障器进行报警。按照“风冷全停”机制发出风冷全停报警的信息，在经过一个小时的延迟之后，达到“风冷全停跳闸”的要求，２号机组实现主变跳闸。
图1 “风冷全停”逻辑图
工作人员达故障发生现场时，发现Ⅱ段电源进线断路器发生跳闸现象，同时，尾部绝缘胶带处也出现很大部分烧焦痕迹，而且其螺丝底座也被烧到融化。通过直阻测量观测到断路器Ｕ相出线端触头和电源引出线间的阻值和Ｖ、Ｗ相进行比较，相对较大。所以，主变Ⅱ段电源开始运行以后，因为Ｃ相风冷控制箱进线断路器的Ｕ相接触的电阻过大，会使其温度在一定时间内迅速升高。同时，金属导体温度的不断升高，使其接触面积在不断增大，温度也在不断的上升，不断循环直至出线端接线处绝缘体被彻底烧毁。另一方面，经过电缆导体的导热，断路器热脱扣出现断路现象，从而导致“Ⅱ段电源故障”发出报警信息，使主变风冷发生全停跳闸现象，引发全面断路。
2.风冷全停故障分析
2.1动力电源的故障
主变风冷却系统中具有两种动力电源， ATS双电源自动切换开关和电源进线塑壳断路器之间的电压监视继电器都可以发出故障信息。断路器没有合闸，电源电压过大或过小等都可以导致整个系统发生故障，触发报警装置。
主变风冷系统在正常运行时，如果电源突然发生故障导致电路断路，此时ATS双电源开关便转换至备用电源实现供电，倘若ATS双电源切换开关因为某些原因不能实现自由切换，或者是备用电源电路也出现损坏，两路的电源就会同时无法供电，这个时候，继电器会经过一些步骤将故障信息最终传送至KIC系统，如果在一个小时内不能将供电恢复将会出现风冷全停跳闸现象。
2.2冷却设备故障
在变压器系统运行过程中，多相的冷却装置都需要进行工作，每个装置都可以发出“冷却器故障”的信息，倘若几组冷却器全都发出故障信息，则PLC装置经过10秒延时会发出“风冷全停”的信息，从而引发报警。
2.3 PLC智能控制系统故障
该系统使变压器控制可以完成其标准化，给工作人员的日常维护带来便利，但是该系统目前还不够完善，有待升级解决。首先是该系统的控制方式，强磁场环境对其产生的影响比较大，使系统的可靠性大为减弱；其次，其各项工作的灵活性使系统的调整约束太小，提高了调控工作难度；最后，在设备运行时，调试过程中不能实现每个输出端的验证，不能保证报警信息的正确性。
如果发生PLC故障，会使系统跳闸信号不能及时发出，对于变压器的工作形成一定的影响。
2.4油面温度指示控制设备故障
油面温度是通过一个密闭系统进行控制的，其故障可以使系统发出“风冷全停故障”信息，造成其产生误差的主要原因以下几点：其一，如果温度表与变压器的联系不够深，则会在一定程度内使其产生误差；其二，如果与系统进行连接时，接线的方式出现失误，也会在一定程度内使其误差增大；其三，热电阻传感器具有的设备误差也会导致系统出现误差；其四，在使用电缆进行电路传输时，共模现象也会使其产生误差；其五，设备之间出现损坏，导致接触不良，从而增大误差。
3.解决风冷全停故障的防范措施
3.1安装可靠的备用电源
在系统运行过程中，需要有规律的进行风冷控制箱动力电源切换检测，确定双电源开过可以实现作用。在维修过程中，一定要注意进线断路器开关的灵活性，确保机械可以正常运行，断路器各个接触点接触良好，线圈直阻符合系统要求，同时进行继电器性能测试，保证备用电源可以正常工作。一定要注意做好备件的设置，确保当系统出现故障可以在最短的时间内完成修复。
3.2升级风冷全停报警卡规程
提升主变风冷全停报警信号报警等级，升级风冷全停报警卡规程增加内容。当发生故障之后，第一时间赶到现场核查、检测主变冷却器是否在继续运行，如果冷却器已经实现彻底停运，则使用手动将备用电源打开。如果发现故障信息失误，则迅速退出该系统，并且呼叫专业维修队伍前来处理。
3.3加强设备管理与监测
首先，需要加大设备验收过程的管理力度，保证油流继电器安装和就地连接管道的一致性，尽量使其不会在运行过程中发生动板断裂；其次，也要加强对变压器油的管理，避免出现异物将其管道堵住，对于油流过程产生干扰；最后，还要加强整体的质量控制，及时消除过程中的质量隐患。
对主变冷却箱进行实时监测，有规律的对其接线端温度实施监测，尤其是在温度比较高的时候，一定要使其温度在正常区间，在日常巡检时，一定要确保油泵不会存在渗油现象。
3.4对现有操作系统改造
开展技术改造将PLC置直接发送跳闸信息的功能撤掉，将该功能重新安置在GPA系统中，同时，重新设计该系统非电量保护柜延时逻辑，使该系统实现及时发送“风冷全停跳闸”信息。
4.结语
风冷却系统是发电厂主变压器得以运行的重要部分，当其发生故障，会使变压器油温迅速增高，倘若不能进行及时处理，会使变压器绝缘装置失去功效，从而使整个系统崩溃，该系统是对变压器安全的保障。相信通过不断地改良，会使安全屏障的保障力度不断提升，促进发电厂更加安全稳定运行。
参考文献：
［1］万畅,刘专.强油风冷主变压器冷却器全停事故分析与处理[J].大科技, 2016(16).
［2］王艳春,陈敏.一起变压器冷却器全停故障的原因分析及防范措施[J].工程技术:全文版, 2016(7):271.
论文作者:张传辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：故障论文; 电源论文; 系统论文; 变压器论文; 断路器论文; 冷却器论文; 控制箱论文; 《电力设备》2017年第27期论文;