厂用变压器闪发冷却风扇全停报警分析
时间：2021-01-13 20:06:40 来源：达达文档网 本文已影响 人 
刘育飞
摘 要针对某核电厂厂用变压器闪发冷却器报警现象，分别从接线、继电器、回路设计等方面进行了分析和排查，查明了冷却器启动时产生闪发报警的原因，并提出优化建议，为厂用变压器冷却系统后续设计、运行和维护提供参考。
关键词报警;冷却器全停;闪发;继电器
1 问题描述
2018年8月15日16：18，某核电厂1号机主控室闪发报警“UAT A All of Fans Stopped”。就地检查发现1号机厂用变压器A第一组风扇启动，绕组温度和油温正常。
2 厂用变压器及其冷却系统介绍
变压器将发电机发出的电能输送至电网，并向厂内负荷供电，是电厂最重要的電气设备之一。厂用变压器（以下简称“厂变”）是将发电机发出的24kV电压降压至10.5kV后向厂内中压母线供电[1]，维持场内负荷运行。变压器冷却系统是在变压器运行时将对变压器油进行冷却，防止变压器油温过高影响变压器的使用寿命。该核电厂每台机组共2台厂变，向6条中压母线供电。
2.1 厂变主要参数
厂变其主要参数如下表：
该厂变于2013年制造，2015年完成调试，2016年投入运行。
2.2 冷却系统原理
厂变冷却系统采用自然油循环自冷和自然油循环风冷，变压器本体两侧各一组冷却器，共计8个冷却风扇。冷却方式分成相互交错的2组，根据变压器油温自动启动。第1组风扇设定油温60℃时启动，55℃时停止;第2组设定油温65℃时启动，60℃时停止。变压器设计顶层最大温升45K，允许在负荷不超过67%时无冷却风扇长期运行。自厂变投运以来，本次报警产生之前该厂变从未根据油温自动启动冷却方式。
风扇电源主回路图及冷却器自动启动和报警回路图如下：
冷却器全停信号初始为跳闸信号，即冷却器全停信号触发后延时1小时使变压器跳闸或在20分钟时合并油温超过75℃使变压器跳闸。2017年厂内将冷却器全停跳闸信号修改为报警信号。
3 故障原因分析
3.1 接线问题
变压器报警回路接线错误，会直接产生报警信号。冷却器全停信号为闪发信号，若接线错误冷却器全停信号将会持续存在，因此可排除接线错误问题。但报警回路虚接、接触不良等问题无法排除，在变压器运行振动时可能会造成接头时通时断，产生冷却器全停信号。
3.2 继电器失效
由图2可知，冷却器全停信号是由KA7继电器发出的，若KA7失效，则会触发报警信号。但报警信号为闪发，可排除KA7继电器失效问题。
3.3 PLS误报
冷却器全停报警信号是上传到PLS（电厂控制系统）后发送给主控室的，若PLS系统卡件误报，则会直接将报警发至主控室。
3.4 报警回路设计问题
从报警回路图可以发现，风扇启动回路和报警回路共用同一路电源，且报警回路和风扇启动回路有闭锁，即风扇启动后接触器辅助触点会断开报警回路，避免报警。但在风扇启动接触器吸合前，冷却器报警继电器KA7同时得电，只有在风扇接触器吸合后KA7才会失电，若报警接触器动作时间比KA7慢，则会闪发冷却器全停报警信号，需核对风扇启动接触器和报警继电器的动作时间[2]。
4 故障原因确认及处理
4.1 原因确认
基于上述分析，对报警回路的接线、PLS卡件和风扇启动接触器和报警继电器的动作时间进行了检查，检查发现报警回路接线正确，接头无虚接及松动情况。PLS卡件无死机和接线松动情况，就地模拟触发冷却器全停型号能反馈正确。在模拟油温启动风扇时，明显发现KA7报警继电器有吸合再复位的动作，多次重复现象一致。进一步对风扇启动接触器和报警继电器的动作时间校验，结果如下：
由上表可以看出，接触器的动作时间要小于报警继电器的动作时间。正常来说接触器和报警继电器同时得电，接触器辅助触点先动作，切断报警继电器的电源回路，不会有冷却器全停报警产生。但是也可以发现，接触器和继电器动作差的时间很小，不到5ms，同时考虑接触器长时间未得电动作（投运后本次为首次由油温启动），在长时间的静态过程中，接触器可能存在粘连，使得接触器动作时间延长，在多次动作后恢复原动作速度。同时结合检查过程，确认闪发冷却器全停报警的原因为接触器和继电器动作时间不匹配。
4.2 改进建议
闪发报警原因已确认，属于设计方面电气元件动作时间不匹配的问题。因冷却器全停报警已修改为报警信号，且该报警不影响变压器的运行，因此无需对设计问题进行修改。
（1）在运行规程中明确闪发冷却器全停报警不影响变压器运行，在发现闪发冷却器全停报警后就地检查变压器冷却系统运行正常。
（2）在后续机组设计时应避免使用电气元件本身动作时间来切除报警的设计，或在报警回路增加延时报警功能，避免误报警，提高设备可靠性。
5 小结
闪发报警问题对电气设备来说对大型变压器冷却系统出现的闪发报警信号，因报警状态已经消失，大多情况下原因已不可查。本文通过对变压器冷却系统闪发冷却器全停报警的分析，找出了冷却系统控制回路设计的不足，为后续变压器冷却系统的设计、运行和维护提供参考。
参考文献
[1]顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京：原子能出版社，2010.
[2]张波，李明，钱国钟，主变油泵风机全停故障频繁信号分析及改进措施，电工技术，2014（2）：67-68.
