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摘要：本文首先简述了锦屏二级水电站主变冷却器控制回路的原理和应用功能，再根据主变冷却器多次报出“冷却器全停”信号，结合冷却器运行工况及PLC控制逻辑，分析其存在的问题，并对“水流中断”和“油流中断”在判断逻辑上进行了修改，从根本上消除了设计及程序的缺陷。
关键词：冷却器全停，油泵，水流中断，油流中断
中图分类号：TM732
0引言
锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，是雅砻江干流的重要梯级电站，总装机容量4800MW，单机容量600MW，作为西电东送的重要项目。锦屏二级水电站主变压器的安全运行对整个电网都起到十分重要的作用和影响，冷却器是变压器上的一个重要附属设备，它的稳定可靠运行对保证变压器主设备的安全工作至关重要。
#1、#2机组在试运行初期，多次因主变冷却水流量异常而引起主变冷却器全停，甚至报出跳闸信号事件，虽然非电量保护盘柜暂未投“冷却器全停跳闸”出口压板，但油温上升至95℃跳闸投入同样也会引起主变跳闸，因此及时恢复冷却器运行具有十分重要的意义。
1冷却器及控制系统简介
锦屏二级水电站主变为单相油浸式电力变压器，采取强迫油循环、强迫水冷却方式，每台主变配置4台冷却器，每台冷却器包括油循环和水循环系统。其冷却水系统管路未设置电动阀，无论何种情况下，冷却器进水管的水流量总是被4个冷却器所分配。冷却器供水设计有两种方式：当机组停机，主变提供厂用电带或空载运行时，主变空载泵启动提供冷却水；当机组开机令开出，机组技术供水泵自动启动，为整个发变组所有冷却系统提供冷却水。空载泵的功率、水流量均小于技术供水泵，这样设计是为了机组在停运时能起到节能和避免水资源浪费的目的。
冷却器控制系统采用PLC程序控制，其控制回路原理如图1；当主变带电后，冷却器“程控”方式下，主用冷却器KP1闭合，接触器KM3励磁，主用冷却器投入。冷却器故障后故障继电器KP11励磁，其常闭接点断开，接触器KM3失磁，切除冷却器，延时启动备用冷却器；另有两台辅助冷却器根据温度设定值55℃、65℃自动启动。该冷却器控制系统可以根据水流量、油流量、电机电源、冷却器泄漏等异常情况进行冷却器主备切换。当主用、备用冷却器都故障，则按第一辅助、第二辅助冷却器的顺序进行依次启动，4台冷却器均被切除后报“主变冷却器全停报警”信号；根据DL/ T572- 95 《电力变压器运行规程》第4.4.3条规定：强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载20 min。如20min后顶层油温尚未达到75℃，则允许上升到75℃，但在这种状态下运行的最长时间不得超过1h。因此冷却器全停后20分钟或1小时发跳闸信号至发电组非电量保护盘柜。
2水流低导致冷却器全停
2012年10月29日，锦屏二级水电站进行#1发电机带主变、厂高变及开关站GIS高压配电装置升压试验，合上主变高压侧中开关5012、边开关5013，即主变“空载”运行。当机组开机至额定转速，带GIS第二串进行升流试验时，#1发变组非电量保护柜收出“主变冷却器全停跳闸”信号，对现场进行检查，#1主变A、B、C三相4台冷却器均停运，盘柜控制面板上冷却器“故障”指示灯、“备用冷却器投入”、“备用冷却器故障”、“油流中断”等指示灯点亮。检查A、B、C三相所有冷却器水流量正常，控制盘柜内空气开关均无跳闸，运行人员将主用冷却器控制把手SA5切至“手动”启动正常后，再切至“程控”位置，主用油泵自动启动运行正常，依次操作A、B、C三相冷却器油泵后，均运行正常。此次全停事件一直未查找原因，直到相同事件在#1、#2机组投入运行后多次发生后，原因才逐渐查明。
3故障分析
#1、#2主变冷却器系统采用同样的配置，在负载情况下分析，#1主变三相冷却水流量均小于#2主变，进口水压大于#2主变冷却器，其水压、水流量均较为平衡，再对照现场流量计显示值，判断其数据较为准确。经现场检查发现，#1机组技术供水管路滤水器有轻微堵塞，因此水流量要略小于#2主变。
每台冷却器水管路均安装一个瑞典Eletta V1-FSS 65型号水流计，该流量计刻度×9.6m?/h，其流量低定值最小可调为9.6m?/h。通过表1可以看出主变在负载运行时，技术供水泵提供的水流量平均为128/4=27m?/h，大于水流量低定值，即可以正常运行。当主变在空载运行时，每台冷却器空载冷却水水流平均为22/4=5.5m3/h，小于水流低定值，则流量接点不能闭合输入冷却器PLC控制系统，“空载”状态下4台冷却器均因“水流中断信号”依次被切除后报“冷却器全停报警”信号。
当机组开机令给出后，机组技术供水泵启动，冷却器“水流中断”信号复归，按理说冷却器油泵应当自启动，但实际上没有油泵自启动，在“冷却器全停报警”信号给出1个小时后，报出“冷却器全停跳闸”信号。经过检查现场与PLC程序，确定原因为冷却器因“水流中断”被切除后又报出“油流中断”信号，在水流恢复正常后，“油流中断”信号阻止了冷却器再次的启动。
4改进措施
可见，每台单相变启动一个冷却器即可满足变压器正常空载工况下的长期运行要求。而且PLC程序设定上，若此时有其它因素导致变压器油温升高，水冷却器控制系统将按油面温度启/停其辅助冷却器，确保变压器本体的散热。
同时，技术供水泵及空载泵控制盘柜中也通过PLC程序设定：如果主变空载泵出口流量低于65m?/h，或三相中任一相冷却水流量低于20m?/h，则启动备用空载泵，备用空载泵启动后流量仍然低于设定值，则启动机组技术供水泵，确保主变在空载情况下，冷却水流量满足空载损耗的冷却要求。
对“油流中断”信号也进行了优化，原“油流中断”只根据油管路中的油流计接点判断，见图3。在冷却器由于“水流中断”或其他故障原因被切除后，“油流中断”仍然会报出，导致在“水流中断”故障复归后，“油流中断”信号阻止油泵的自动启动。该修改如图4所示，将“油流中断”串入油泵运行接触器KM接点，即油泵在运行时才会进行油流判断。
为了避免油泵切除后，“油流中断”信号复归又自动启动，启动后又报“油流中断”，使油泵反复启停。鉴于油流管路存在堵塞可能性极小和油泵空气开关本身具有堵转保护功能，“油流中断”不再与“水流中断（%m38）、泄漏故障（%m30）、电机故障（%m60）一样启动故障继电器KP11，即油流中断后不再切除油泵，但是会和其他故障一样启动备用冷却器，这样，在“油流中断”后，不会出现油泵被切除又再次启动的问题。
5结束语
由于控制系统程序配置的缺陷的原因，使得冷却器全停后主变跳闸停电，这是得不偿失的。锦屏二级水电站主变冷却器控制系統PLC程序经过改进，消除了#1、#2主变冷却器控制程序上存在的重大隐患，保证了变压器主设备的安全运行。程序升级后，该设备的运行状况良好，没有再发生冷却器全停事件。
参考文献：
[1] 汪为民.变压器冷却器控制回路的改进[M].中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊，2010.
关键词：冷却器全停，油泵，水流中断，油流中断
中图分类号：TM732
0引言
锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，是雅砻江干流的重要梯级电站，总装机容量4800MW，单机容量600MW，作为西电东送的重要项目。锦屏二级水电站主变压器的安全运行对整个电网都起到十分重要的作用和影响，冷却器是变压器上的一个重要附属设备，它的稳定可靠运行对保证变压器主设备的安全工作至关重要。
#1、#2机组在试运行初期，多次因主变冷却水流量异常而引起主变冷却器全停，甚至报出跳闸信号事件，虽然非电量保护盘柜暂未投“冷却器全停跳闸”出口压板，但油温上升至95℃跳闸投入同样也会引起主变跳闸，因此及时恢复冷却器运行具有十分重要的意义。
1冷却器及控制系统简介
锦屏二级水电站主变为单相油浸式电力变压器，采取强迫油循环、强迫水冷却方式，每台主变配置4台冷却器，每台冷却器包括油循环和水循环系统。其冷却水系统管路未设置电动阀，无论何种情况下，冷却器进水管的水流量总是被4个冷却器所分配。冷却器供水设计有两种方式：当机组停机，主变提供厂用电带或空载运行时，主变空载泵启动提供冷却水；当机组开机令开出，机组技术供水泵自动启动，为整个发变组所有冷却系统提供冷却水。空载泵的功率、水流量均小于技术供水泵，这样设计是为了机组在停运时能起到节能和避免水资源浪费的目的。
冷却器控制系统采用PLC程序控制，其控制回路原理如图1；当主变带电后，冷却器“程控”方式下，主用冷却器KP1闭合，接触器KM3励磁，主用冷却器投入。冷却器故障后故障继电器KP11励磁，其常闭接点断开，接触器KM3失磁，切除冷却器，延时启动备用冷却器；另有两台辅助冷却器根据温度设定值55℃、65℃自动启动。该冷却器控制系统可以根据水流量、油流量、电机电源、冷却器泄漏等异常情况进行冷却器主备切换。当主用、备用冷却器都故障，则按第一辅助、第二辅助冷却器的顺序进行依次启动，4台冷却器均被切除后报“主变冷却器全停报警”信号；根据DL/ T572- 95 《电力变压器运行规程》第4.4.3条规定：强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载20 min。如20min后顶层油温尚未达到75℃，则允许上升到75℃，但在这种状态下运行的最长时间不得超过1h。因此冷却器全停后20分钟或1小时发跳闸信号至发电组非电量保护盘柜。
2水流低导致冷却器全停
2012年10月29日，锦屏二级水电站进行#1发电机带主变、厂高变及开关站GIS高压配电装置升压试验，合上主变高压侧中开关5012、边开关5013，即主变“空载”运行。当机组开机至额定转速，带GIS第二串进行升流试验时，#1发变组非电量保护柜收出“主变冷却器全停跳闸”信号，对现场进行检查，#1主变A、B、C三相4台冷却器均停运，盘柜控制面板上冷却器“故障”指示灯、“备用冷却器投入”、“备用冷却器故障”、“油流中断”等指示灯点亮。检查A、B、C三相所有冷却器水流量正常，控制盘柜内空气开关均无跳闸，运行人员将主用冷却器控制把手SA5切至“手动”启动正常后，再切至“程控”位置，主用油泵自动启动运行正常，依次操作A、B、C三相冷却器油泵后，均运行正常。此次全停事件一直未查找原因，直到相同事件在#1、#2机组投入运行后多次发生后，原因才逐渐查明。
3故障分析
#1、#2主变冷却器系统采用同样的配置，在负载情况下分析，#1主变三相冷却水流量均小于#2主变，进口水压大于#2主变冷却器，其水压、水流量均较为平衡，再对照现场流量计显示值，判断其数据较为准确。经现场检查发现，#1机组技术供水管路滤水器有轻微堵塞，因此水流量要略小于#2主变。
每台冷却器水管路均安装一个瑞典Eletta V1-FSS 65型号水流计，该流量计刻度×9.6m?/h，其流量低定值最小可调为9.6m?/h。通过表1可以看出主变在负载运行时，技术供水泵提供的水流量平均为128/4=27m?/h，大于水流量低定值，即可以正常运行。当主变在空载运行时，每台冷却器空载冷却水水流平均为22/4=5.5m3/h，小于水流低定值，则流量接点不能闭合输入冷却器PLC控制系统，“空载”状态下4台冷却器均因“水流中断信号”依次被切除后报“冷却器全停报警”信号。
当机组开机令给出后，机组技术供水泵启动，冷却器“水流中断”信号复归，按理说冷却器油泵应当自启动，但实际上没有油泵自启动，在“冷却器全停报警”信号给出1个小时后，报出“冷却器全停跳闸”信号。经过检查现场与PLC程序，确定原因为冷却器因“水流中断”被切除后又报出“油流中断”信号，在水流恢复正常后，“油流中断”信号阻止了冷却器再次的启动。
4改进措施
可见，每台单相变启动一个冷却器即可满足变压器正常空载工况下的长期运行要求。而且PLC程序设定上，若此时有其它因素导致变压器油温升高，水冷却器控制系统将按油面温度启/停其辅助冷却器，确保变压器本体的散热。
同时，技术供水泵及空载泵控制盘柜中也通过PLC程序设定：如果主变空载泵出口流量低于65m?/h，或三相中任一相冷却水流量低于20m?/h，则启动备用空载泵，备用空载泵启动后流量仍然低于设定值，则启动机组技术供水泵，确保主变在空载情况下，冷却水流量满足空载损耗的冷却要求。
对“油流中断”信号也进行了优化，原“油流中断”只根据油管路中的油流计接点判断，见图3。在冷却器由于“水流中断”或其他故障原因被切除后，“油流中断”仍然会报出，导致在“水流中断”故障复归后，“油流中断”信号阻止油泵的自动启动。该修改如图4所示，将“油流中断”串入油泵运行接触器KM接点，即油泵在运行时才会进行油流判断。
为了避免油泵切除后，“油流中断”信号复归又自动启动，启动后又报“油流中断”，使油泵反复启停。鉴于油流管路存在堵塞可能性极小和油泵空气开关本身具有堵转保护功能，“油流中断”不再与“水流中断（%m38）、泄漏故障（%m30）、电机故障（%m60）一样启动故障继电器KP11，即油流中断后不再切除油泵，但是会和其他故障一样启动备用冷却器，这样，在“油流中断”后，不会出现油泵被切除又再次启动的问题。
5结束语
由于控制系统程序配置的缺陷的原因，使得冷却器全停后主变跳闸停电，这是得不偿失的。锦屏二级水电站主变冷却器控制系統PLC程序经过改进，消除了#1、#2主变冷却器控制程序上存在的重大隐患，保证了变压器主设备的安全运行。程序升级后，该设备的运行状况良好，没有再发生冷却器全停事件。
参考文献：
[1] 汪为民.变压器冷却器控制回路的改进[M].中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊，2010.