一起特高压变压器冷却器全停事件分析

曾王杰，莫莎莎，刘相如，尹 恒

(1.国网浙江省电力有限公司检修分公司，浙江 杭州 311200；2.国网浙江省电力有限公司丽水供电公司，浙江 丽水 323000)

1 故障概述

2018-05-19T14:42:19.603，某特高压站监控系统报4号主变间隔“A相冷却器全停”信号，现场运维人员迅速到现场检查4号主变冷却器运行情况，发现4号主变A相油泵风扇全停，其他两相运行正常。

经现场处置后，14:51:39.822“A相冷却器全停”信号复归，成功避免了一起因冷却器全停而造成主变跳闸停运事故。特高压变压器冷却器全停时，允许带额定负载运行20 min，如20 min后顶层油温尚未达到75 ℃，则允许上升到75 ℃；但这种情况下的持续时间不能超过1 h，冷却器全停投跳闸。

2 事件起因

2.1 站用电Ⅰ段母线电压降低

通过查询监控后台记录，14:42:08.702出现“400 VⅠ段母线失压”告警信号，14:42:08.759此信号复归，此时站用电Ⅰ段电源由35 kV外接线经0号站用变供。

从信号的动作复归告警分析，站用电Ⅰ段电压确实有降落，降落时间约为57 ms。

2.2 站用电Ⅱ段母线电压降低

站用电Ⅱ段电源由4号主变低压侧110 kV 7母线经两级站用变供，经查询4号主变故障录波器，发现110 kV 7母线14:42:08电压有波动。

通过故障前和故障时的有效值计算电压下降率：

A相：(52.727-43.825)/52.727×100 %≈16.9 %

B相：(53.251-44.272)/53.251×100 %≈16.9 %

C相：(52.371-43.739)/52.371×100 %≈16.5 %

通过上述计算得出110 kV 7母线三相电压在故障时掉落16.5 %以上，则站用Ⅱ段电压也同时掉落。当站用电Ⅱ段运行电压为380 V时，计算站用Ⅱ段电压掉落为380×(1-16.5 %)=317.3 V。由于4号主变110 kV侧带2组低抗运行，则站用Ⅱ段运行电压略低于380 V，因而推测故障时站用电Ⅱ段电压低于317.3 V。

2.3 电压掉落原因

通过故障时报文、故障录波以及当时的电网故障情况分析，14:42:08左右，电网电压有明显波动，事后查询确认丽水境内220 kV丽枫4P68线发生A，B，C三相短路故障。这起事件是引起万象3508莲都T接线和4号主变电压110 kV侧电压三相同时降落，最终造成站用电Ⅰ，Ⅱ段三相电压同时降低的根本原因。

3 事件分析

通过对监控后台信号的梳理和分析，以及现场各种继电器性能和整定时间的排查，还原整个事件过程。

3.1 电压监视继电器情况说明

4号主变冷却器电压监视继电器型号为施耐德RM4TR32，每相变压器配置KX1～KX4四个电压继电器(KX1，KX2监视接触器电源侧电压、KX3，KX4监视接触器输出电压)。该继电器的过压和欠压检测(2个门限值)功能原理如下：当三相电压正常时，继电器吸合；当三相电压平均值超出监测范围且过压或欠压持续时间大于测量周期(80 ms)时，继电器释放；当电压返回额定值时，继电器根据设定延时值重新吸合。选择开关可以进行0.1～10 s的可延时选择。欠压和过压检测整定区间为330～430 V，时间延时整定5 s。电压监视继电器整定值整定都是现场手拨，不是十分精确。中间延时继电器KT1，KT2，KT7，KT8型号为LADT2，延时整定5 s，整定方式为现场拨轮，也不是十分精确。

3.2 电源接触器动作情况

4号主变ABC三相各设冷却器分控箱，每相冷却器电源通过冷却器电源切换回路实现，如图1所示，4号主变冷却电源正常运行在“Ⅱ用Ⅰ备”模式，切换把手SAM1接通接点①-②，⑦-⑧。正常运行时Ⅱ路KMM2接触器励磁状态，Ⅰ路KMM1接触器非励磁状态。当站用电Ⅱ段失电时，Ⅱ路KMM2接触器失磁，Ⅰ路KMM1接触器励磁，切换为站用电Ⅰ段供电；当站用电Ⅱ段恢复时，Ⅰ路KMM1接触器失磁，Ⅱ路KMM2接触器励磁，恢复站用电Ⅱ段供电。

图1 冷却器切换回路

冷却器全停回路信号是由电源接触器KMM1和KMM2的常闭接点串联(见图2)，即电源接触器KMM1和KMM2都失磁，发出冷却器全停信号。冷却器切换回路中电源接触器KMM1和KMM2无单独监视，但是可以通过监控后台冷却器全停信号间接反应电源接触器KMM1和KMM2状态的变化(见表1)。当第一次发出冷却器全停信号时，正常运行的Ⅱ路电源接触器KMM2失磁，当冷却器全停信号复归时，Ⅰ路电源接触器KMM1励磁；当第二次发出冷却器全停信号时，Ⅰ路电源接触器KMM1失磁，当冷却器全停信号复归时，Ⅱ路电源接触器KMM2励磁。

图2 冷却器全停信号

表1 冷却器全停信号时序表

3.3 电压监视继电器动作情况

站用电Ⅰ段母线失压告警与返回时间差57 ms，再加上一个周波内电压小于额定下限值时间20 ms，则其电压掉落时间(57+20=77 ms)小于80 ms，不满足电压监视继电器检测时间，无法监测出站用电Ⅰ段失压。4号主变110 kV 7母电压掉落到恢复时间约82 ms，满足电压监视继电器检测时间80 ms，能监测出站用电Ⅱ段失压。

3.4 4号主变A相冷却器全停信号分析

冷却器电源由站用电II段切到站用电Ⅰ段运行时，KMM1励磁时间受站用电Ⅱ段电压恢复后KX2电压监视继电器延时输出时间控制，根据电压监视继电器动作特性，KX3电压监测继电器监测电压恢复后延时5 s输出，KMM1—KX3—KT7 (延时中间继电器)回路接通，KT7延时中间继电器(延时5 s)励磁。由于KT7继电器和KX3继电器时间调整都是5 s，而且都是滚轮粗调节，当KX3调整时间大于于KT7调整时间，K10继电器励磁并自保持。当切到站用电Ⅱ段运行时，KMM2励磁，根据电压监视继电器“故障检测扩展”动作特性，KX4电压监测继电器监测电压恢复后延时5 s输出，KMM2—KX4—KT8 (延时中间继电器)回路接通，KT8延时中间继电器(延时5 s)励磁。由于KT8继电器和KX4继电器时间调整都是5 s，而且都是滚轮粗调节，当KX4调整时间大于KT8调整时间，K11继电器励磁并自保持(见图3)。

图3 K10，K11自保持回路

由于K10和K11自保持励磁，常闭接点断开，造成KMM1和KMM2失磁，发出冷却器全停信号。

4 处理建议

通过该次事件的的综合分析，发出冷却器全停信号的原因：一是系统故障时的电压低于电压监视继电器低电压设定值；二是电压监测继电器之间时间整定值未有效配合。处理方案分析如下。

(1) 对电压监视继电器模式进行调整，使其运行在“故障检测延长”模式下。此种模式当电压超出低电压运行范围时，电压监视继电器延时输出。此种模式不利于变压器冷却器电机运行，会造成电机发热，缩短电机寿命。

(2) 对电压监视继电器欠压与过压检测范围进行调整，降低低电压整定值，以降低其对系统电压波动的响应。此方案一方面需考虑到风扇、油泵电机的运行允许低电压幅度，另一方面需考虑系统故障类型和故障地点，因此较难通过此方法从根本上消除此类全停报警问题。

(3) 对电压监视继电器时间进行调整。忽略中间继电器动作时间，当KX2整定延时时间(与KMM1合闸时间有关)和KX3整定延时时间都大于KT7整定时间，则KT7继电器动作。当KX4延时时间大于KT8时间，则KT8动作。电压监视继电器KX1，KX2，KX3，KX4整定时间和中间延时继电器KT7，KT8整定时间都为5 s，且都是手动粗调。为了能取得时间上的配合，要将KT7和KT8整 定 时间明 显大于KX1，KX2，KX3，KX4整定时间，从而考虑将KX1，KX2，KX3，KX4电压监视继电器时间设置为3 s，既能满足系统重合闸、三相不一致的时间配合，又能与KT7，KT8继电器时间上取得配合。