大容量变压器强迫油循环风冷装置投运失败的原因分析及建议

杜佳炜

广东红海湾发电有限公司   516600

摘要：电力变压器是工业生产中的重要设备，为保证其正常使用寿命，需对其运行温度做好监控，保证冷却器的正常投入。本文主要针对大容量变压强迫油循环风冷装置投入失败这一问题，对目前常见的故障进行总结并提出合理化的改进建议，以期提高大容量变压器强迫油循环风冷装置的运行效果和可靠性。

关键词：变压器、强迫油循环风冷

引言：

变压器作为电力系统中的重要设备，承担着电能的传输和分配任务，而制约变压器高负载运行安全性的关键参数是最热点温度。当电力变压器长期高温运行时，会造成其绝缘老化，损耗变压器寿命。为保证变压器的工作效率和运行安全，大容量变压器普遍使用强迫油循环风冷装置，当变压器绕组温度或油温上升到一定限值时，冷却器自动投入给变压器散热降温。然而，在实际运行中，偶尔会出现强迫油循环风冷装置投入失败的情况，导致变压器过热并严重影响其正常运行，进而影响电力系统的稳定性。因此对大容量变压器强迫油循环风冷装置投运失败的原因进行深入分析和探讨，具有重要意义。

1．变压器强迫油循环风冷系统概述

变压器强迫油循环风冷却装置主要组成为潜油泵、风扇和油流工作器。它的主要工作原理为：潜油泵将已经经过冷却器冷却的油从变压器底部推入到变压器内部，冷却油将绕组和铁芯处的热量带走成为热油。此时，在潜油泵和热平衡作用下，热油运动到变压器顶部再次进入冷却器，通过不同结构形式的冷却器散发热量重新变为冷油，由潜油泵加压强制其重复流动循环，从而保证变压器运行温度正常。

2.变压器强迫油循环风冷装置投运失败的原因

2.1一次设备故障

        变压器强迫油循环风冷装置一次设备包括潜油泵和冷却风扇电机。当潜油泵退出运行时，变压器内的油无法流通，无法带走铁芯和绕组的热量。当冷却风扇退出运行时，变压器内的热油无法散发热量转换为冷油，在管道内流通无法带走绕组和铁芯处的热量。变压器强迫油循环风冷装置一次设备的故障主要分为机械故障和电气故障。

    2.1.1机械故障

（1）轴承磨损。在风扇电机或者潜油泵轴承出现磨损的情况下，轴承之间的间隙不均匀，运行状态下内部的元件摩擦加剧，会造成局部温度过高，加快电机的绝缘老化，甚至会导致烧毁。

（2）机械卡涩。主要表现形式为风道有异物堵塞、冷却风机叶轮与风筒卡死或者其他原因致使风机无法正常转动，此时电机超载运行，工作电流超限，而当温度上升到限值时热继电器动作，闭锁正常工作回路，冷却器无法投入。

2.1.2电气故障

（1）电机接线断路：当电机绕组中的导线发生断裂、与接线盒连接部位脱焊腐蚀或者内部熔丝烧断时，正常工作回路断开，无法流通电流，冷却装置无法正常投入。

（2）电机接线短路或接地：当电机受潮、承受过电压、长时间过载运行或者其他原因使内部绝缘降低，可能会发生绕组的导线与绝缘层之间出现接地或者相间出现不正常的连接，这种状态下正常工作回路被短接 ，冷却装置无法正常投入。

2.2二次控制回路故障

变压器强迫油循环风冷装置的二次控制回路故障类型主要有电源故障、PLC元件故障、继电器元件连接故障。

2.2.1电源故障：

电源故障分为交流电源故障、操作电源故障和直流电源故障三种类型。当发生电源故障时，会触发PLC控制逻辑，控制回路的常开节点吸合，电流绕过正常工作回路，变压器无法正常投入。

2.2.2 PLC元件故障：

PLC元件故障包括内部元器件损坏、程序不执行、内部元件接触不良等。PLC元件是二次控制回路的控制中枢，当发生这类故障时，PLC元件无法按照原有的设计值控制冷却器的启停等操作

2.2.3继电器元件连接故障：

中间继电器的作用是转换PLC的输出控制电压以及增加触点数量，提高承受电流，保护PLC元件。当继电器连接元件存在故障时，相当于正常工作回路出现断路，导致PLC元件输出指令无法通过中间继电器传达到控制部分，因此变压器冷却装置无法接受指令投入。

      2.3 运行和维护不当

不正确的运行和维护也可能导致变压器冷却器自动投入失败。如果变压器冷却器电机长时间运行在潮湿的环境中，绝缘等级会降低，容易导致电机出现匝间短路、对地或相间击穿等故障，最终导致电机烧毁。此外，变压器冷却风扇进水受潮会导致电机轴承生锈、损坏轴承，甚至使电机转子堵塞或轴承卡死。如果二次回路控制柜长期运行在潮湿环境中，会使控制回路绝缘降低，控制接点接触不良，导致变压器冷却器无法正常投入或退出。此外，若未按要求定期清理冷却器风道，空气中的柳絮、灰尘或其他污物会堵塞风道，影响冷却器的散热效果，同时也容易导致电机过载而损坏。

3.改进的措施及建议：

     为了改进强迫油循环风冷装置的可靠性和减少故障发生，针对以上故障原因提出以下改进措施及建议：

3.1一次设备故障

3.1.1机械故障：

（1）对于轴承磨损问题，定期进行润滑和维护轴承，确保轴承间隙均匀，减少摩擦，延长轴承寿命。

（2）针对机械卡塞问题，定期清理风道以防止异物堵塞。当发现冷却风机叶轮与风筒之间发生碰磨时及时调整两者之间的间隙，保持风机正常转动。

3.1.2电气故障：

（1）对于电机接线断路问题，定期进行电气检查。当发现线路断路时，及时更换连接导线或者重新焊接连接部位脱落点。如果是熔丝烧断，应重新检查确认电机无烧毁，确认无误后方可更换熔丝恢复正常电气连接。

（2）对于电机接线短路或者接地问题，应注意监视运行电机的电流和工作温度，选用更高绝缘耐受等级的导线。当确认发生此类故障时应用绝缘表测电机绝缘，再检查内部接线，根据故障类型判断是否需要更换电机。

3.2二次控制回路故障：

3.2.1. 电源故障：建议设置两路独立电源供电并定期进行电源切换试验，保证一路电源退出时，另外一路能正常投入。

3.2.2 PLC元件故障：PLC元件应按工艺要求做好定期检查维护工作，清除粉尘，保持控制箱内卫生。PLC元件还应对控制程序进行备份并及时做好更新，在程序不执行时重新录入。如检查元件损坏需要更换PLC模块时，应注意检查回装时模板安装到位。

3.2.3继电器元件连接故障：定期进行继电器元件的连接检查，确认输出电压正常，保证正常工作回路的联通性。当发现损坏或接触不良的继电器，应及时更换或修复。此外，可以考虑采用可编程继电器或固态继电器代替传统继电器，减少可能的连接故障和电器磨损。

3.3运行和维护：

在日常的运行维护中，为了保证冷却装置的正常运行，我们需要严格按照操作规程进行投退。此外，我们还需要尽量选择防尘防潮等级较高的电机，以避免冷却装置长期运行在恶劣环境中对绝缘造成损坏。另外，定期清除风道也是十分重要的工作，这可以防止灰尘和异物堵塞导致冷却装置的不畅通。特别是对于二次回路控制柜，我们需要采取防潮密封措施，以避免空气中的水分进入控制回路，从而引发潮湿环境下的电气事故。

4.结语：

在本文中，我们对大容量变压器强迫油循环风冷装置投运失败的原因进行了深入探讨，主要包括一次设备故障、二次回路故障和运行维护不当。针对这些问题，我们提出了具体的改进建议，以提升大容量变压器运行的安全可靠性。通过这些改进措施，我们期望能够为工业生产提供持续稳定的电力供应。

参考文献：

[1]张小虎,陈子辉,吴智影.基于电能质量的变压器冷却风扇电机故障原因分析[J].设备管理与维修,2023(14):86-87.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2023.07D.36.

[2]刘渠江.500kV变压器冷控系统的常见故障分析及处理措施[J].河南科技,2021,40(04):63-66.

[3]何文林,邵先军.电力变压器负载能力深度挖掘技术研究[J].浙江电力,2022,41(11):68-72.DOI:10.19585/j.zjdl.202211010.

[4]陈三伟. 基于PLC和变频控制技术的500kV变压器冷却系统研究[D].广西大学,2021.DOI:10.27034/d.cnki.ggxiu.2021.001320.