油浸变压器风冷系统缺陷分析与整改措施

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【摘 要】 油浸变压器风冷系统对变压器的安全运行具有重要的作用，而风冷系统故障将导致变压器出现过热升至自燃故障。本文通过继电保护人员的检查和统计分析了油浸变压器风冷系统的缺陷。在日常运行过程中风扇电机、热继电器和电缆是造成系统缺陷的主要原因。笔者针对上述情况，提出加强风扇电机的检查，对暴露在外的电缆进行防老化处理和统计经常损坏的电机型号，对采购进行质量把关来杜绝类似的缺陷发生。

【关键词】 油浸变压器 风冷系统 缺陷

3月2日，某主变停电，主变中性点闸刀可以手动操作，但是无法电动操作。设备型号为GW8-72.5GW配CJ5操作机构，由国内某高压电器厂生产，生产时间为2000-03-28，投运时间为2000-07-21。经过检查，将损坏的中间继电器、电机进行调换，闸刀恢复正常，可以电动操作。过去的变电所出于经济考虑，多选用风冷式或强油风冷式。110kV及以下电压等级、户内变电所、噪声要求较高的地方，新变电所建设或旧变压器调换，目前多使用自冷式220kV及以上变电所原多选用强油风冷式，目前的改造和新建的趋势则多选用油浸风冷式（大型散热片配合低噪音风扇），强油水冷式已经逐渐淘汰。

1 变压器冷却系统

变压器冷却系统分为油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环冷却。油浸自冷式利用平滑式箱壁，散热筋式箱壁，散热管或散热器式冷却，以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。油浸风冷式在大、中型变压器的拆卸式散热器的框内，可装上风扇，当散热管内油循环时，依靠风扇的强烈吹风，使管内流动的热油迅速得到冷却，冷却效果比自然冷却的效果好得多，是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机加速空气流动帮助冷却。强迫油循环冷却用潜油泵强迫油循环使油与冷却介质（空气或水）进行热交换的冷却器，强油循环风冷却和强油循环水冷却，是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱，油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。

2 油浸变压器风冷系统二次回路

继电保护人员对主变器冷控系统二次回路进行检查。简单风冷系统二次回路由控制回路和主回路组成，控制回路控制的电机的启动、停止、正转、反转，电机回路给电机提供电源，如图1所示。

油浸变压器风冷回路由主回路、控制回路和电机回路组成。电机回路由闸刀（SK）、热继电器（KH）、中间继电器（KM1、KM2）、电机组成。热继电器：用于保护电机，当电流过大，跳开。中间继电器：KM1的接点接通时电机正转，KM2的接点接通时电机反转。控制回路中几个主要的电路：闭锁、互锁、自保持。闭锁：保护作用，满足一定的条件，才能够操作闸刀；互锁：分闸时断开合闸回路；合闸时断开分闸回路；自保持：将脉冲信号转化为持续信号，保证操作的完成，直到到限位开关动作或者停止按钮按下，断开电路。

3 油浸变压器风冷系统风扇回路缺陷分析处理

3.1 故障分析

根据本班所辖变电所从2009年1月1日至今已经处理的变压器缺陷情况进行统计：16个月以来，本班所辖变电所内共发生变压器缺陷144条，其中：矽胶变色及呼吸器渗漏等缺陷78条，占54.17%；冷却系统缺陷47条，占32.64%；其他缺陷共19条，占13.19%。冷却系统是变压器上除了呼吸器缺陷外发生最频繁的缺陷。因此，针对变压器冷却系统缺陷进行统计分析，找出经常发生缺陷的部位和原因，并针对其制定相应的检修策略，从而可以加快缺陷处理的速度，并预防类似缺陷的发生。这对于提高变压器的运行可靠性有着重要意义。变电设备中闸刀数量众多，某市本部变电站内有35kV以上隔离开关5000余付，平时涉及的检修以及消缺工作较多，因而在实际工作中，充分了解闸刀的闭锁逻辑，熟悉操作机构的二次回路，有利于提高隔离开关检修的质量与效率。

为确定缺陷产生的原因，应逐个回路进行测量检查。检查电机回路：检查电源、手动使继电器的常开接点闭合，使一路回路接通，检查电机侧与电源进线处是否导通、测量电机的电阻；逐项检查控制回路，注意检查行程开关的好坏。闸刀调试时，闸刀位置在中间。中间继电器的电源（220V，380V）选择，如果选择错误，可能使得继电器吸合不上，无法自保持。

在冷却系统47条缺陷中，表现为“风扇不转”（部分伴有空气开关合不上的现象）的有31条，占65.96%；外观缺陷（螺丝断裂、电缆破损、风扇异响等）有6条，占12.77%；电源及信号回路缺陷4条，占8.51%；渗油缺陷4条，占8.51%；剩余2条为控制箱内加热器缺陷，占4.26%。

由此可知，变压器风冷系统缺陷绝大部分表现为——“风扇不转”，而风扇不转的可能原因有：风扇电机故障；扇主回路故障；风扇控制回路故障。电机可能出现的故障原因有：电机绕组绝缘老化击穿；电机轴承磨损，导致旋转阻尼增大、电机发热烧损。主回路可能产生故障的原因有：主回路电源失电；主回路空气开关损坏，无法接通；热继电器损坏，主回路金属片变形而无法动作；或者热继电器定值过低，导致控制回路过早断开；主回路上的接触器接点损坏无法接通，或者线路断线；主回路电缆磨损破皮，出现短路。控制回路可能出现的故障原因有：熔丝熔断，导致控制回路失电；回路转换开关、按钮等损坏，无法正确接通回路；热继电器接点损坏或接触不良，造成控制回路断线；控制回路其他元件损坏，或者接线松动、氧化导致接触不良，造成控制回路断线。

对31条“风扇不转”缺陷发生的原因进行统计分析：电缆破损10条，占32.26%；电机损坏8条，占25.81%；热继电器损坏7条，占22.58%；接触器损坏4条，12.90%；其他元件损坏或接触不良等2条，占6.45%。

在尚未影响风扇转动的6条“外观”缺陷中：电机损伤需更换3条，占50%；架构锈蚀2条，占33.33%；电缆破损1条，占16.67%。

综上可知，变压器风冷系统缺陷中，出现问题几率最大的部件是风扇电机和电缆，其次是热继电器。各部件易损坏的原因如下：

（1）风扇电机：长年运转，设备老化，日常对电机的检查维护不到位。

（2）电缆：橡胶外层经长年日晒雨淋易发生老化，且电缆与变压器外壳接触部分因变压器震动而发生磨损。

（3）热继电器：串在电机电源回路中的金属片长期流经大电流并发热，易老化；且动作频繁，导致接点易损坏。

3.2 处理建议

根据出现缺陷的几率大小和检查的难易程度，总结出效率较高的检查处理风扇回路缺陷的一般方法：手动将热继电器接点复位，将该风扇转换开关切至“工作”位置，合上控制电源空气开关。

（1）若空开可以合上，热继电器和中间继电器均可保持吸合状态，且热继电器下桩头有电，说明该风扇控制回路和主回路均无问题，需对电缆和电机进行检查：

检查风扇电机外观是否破损，并用500伏兆欧摇表测量电机定子线圈绝缘电阻，若电阻过小（60秒绝缘电阻值应大于1MΩ），则认为电机损坏，需进行调换；检查回路中暴露在外的电缆外皮是否出现老化开裂的现象，若有则进行包扎。

（2）若空开可以合上，但继电器无法保持吸合状态，热继电器下桩头无电或缺相，则说明问题出在主回路和控制回路，需检查：

查看回路熔丝是否熔断，若有则进行调换；检查热继电器工作是否正常，检查接点是否接触良好，若损坏则进行调换；检查主回路和控制回路中各空气开关、接触器、继电器等元件是否正常，若出现损坏则进行调换；检查回路中各处接线是否紧固，是否有氧化、接触不良等现象，若有则进行处理和紧固。

（3）若空开合不上，则说明回路或电机部分有短路情况，此时应将风扇电机与热继电器脱开，重新推上空气开关，此时进一步判断：

若空开可以合上，则说明电机与电缆部分有短路情况，需和（1）情况一样进行检查处理；若空开合不上，则说明是主回路或控制回路有问题，则需要（2）情况一样进行检查处理。

4 结语

根据上述分析得出以下结论：

（1）日常检修工作中，加强对风扇电机的检查，多进行变形纠正、绝缘电阻测量、转轴等维护工作。

（2）对暴露在外的电缆进行特别处理，除进行防老化处理外，对其余金属件接触部位应垫以软材料并紧固，防止和减少对电缆外皮的磨损。

（3）对经常损坏的电机、热继电器的型号和生产厂家进行统计汇总，对备品采购进行把关，提高备品质量。

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