某電廠主變冷卻控制系統(tǒng)PLC程序的完善

張 偉，金文俊，陳熙平，曹 鋼

（錦屏水力發(fā)電廠，四川 西昌615000）

1 引言

某水力發(fā)電廠包括一級、二級水電站，總裝機(jī)容量840 萬kW，是雅礱江流域中下游開發(fā)的龍頭電站。電站以500kV 電壓等級接入電力系統(tǒng)。其中二級水電站于2012年12月31 號并網(wǎng)發(fā)電。

2 機(jī)組調(diào)試及運行期間出現(xiàn)的問題

2.1 水流低導(dǎo)致冷卻器全停

2012年10月29日，二級水電站進(jìn)行＃1 發(fā)電機(jī)帶主變、廠高變及開關(guān)站GIS 高壓配電裝置升壓試驗，合上主變高壓側(cè)中開關(guān)5012、邊開關(guān)5013，即主變“空載”運行。當(dāng)機(jī)組開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，帶GIS 第二串進(jìn)行升流試驗時，＃1 發(fā)變組非電量保護(hù)柜報“主變冷卻器全停跳閘”信號，對現(xiàn)場進(jìn)行檢查，＃1 主變A、B、C 三相4 臺冷卻器均停運，盤柜控制面板上冷卻器“故障”指示燈、“備用冷卻器投入”、“備用冷卻器故障”、“油流中斷”等指示燈點亮。檢查A、B、C 三相所有冷卻器水流量正常，控制盤柜內(nèi)空氣開關(guān)均無跳閘，運行人員將主用冷卻器控制把手SA5 切至“手動”啟動正常后，再切至“程控”位置，主用油泵自動啟動運行正常，依次操作A、B、C 三相冷卻器油泵后，均運行正常。此次全停事件一直未查找原因，直到相同事件在＃1、＃2 機(jī)組投入運行后多次發(fā)生后，原因才逐漸查明。

該二級水電站在＃1、＃2 主變報出多次冷卻器全停信號后，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)報警及現(xiàn)地報警指示燈，判定為冷卻水流量異常而引起。在計算機(jī)后臺取得＃1、＃2 主變在不同運行方式下的水壓、水流量等相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 ＃1、＃2 主變冷卻水水壓、流量

＃1、＃2 主變冷卻器系統(tǒng)采用同樣的配置，在負(fù)載情況下分析，＃1 主變?nèi)嗬鋮s水流量均小于＃2主變，進(jìn)口水壓大于＃2 主變冷卻器，其水壓、水流量均較為平衡，再對照現(xiàn)場流量計顯示值，判斷其數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，＃1 機(jī)組技術(shù)供水管路濾水器有輕微堵塞，因此水流量要略小于＃2 主變。

每臺冷卻器水管路均安裝一個Eletta V1－FSS 65 型號水流計，該流量計刻度×9.6m3／h，其流量低定值最小可調(diào)為9.6m3／h。通過表1可以看出主變在負(fù)載運行時，技術(shù)供水泵提供的水流量平均為128／4＝27m3／h，大于水流量低定值，即可以正常運行。當(dāng)主變在空載運行時，每臺冷卻器空載冷卻水水流平均為22／4＝5.5m3／h，小于水流低定值，則流量信號不能送至冷卻器PLC 控制系統(tǒng)，“空載”狀態(tài)下4 臺冷卻器均因“水流中斷信號”依次被切除后報“冷卻器全停報警”信號。

2.2 水流恢復(fù)正常后冷卻器不能自動運行

2013年1月12日下午保護(hù)班人員巡檢時，發(fā)現(xiàn)＃2 主變B 相冷卻柜控制面板上指示燈點亮如下：＃4 冷卻油泵“故障”，＃3 冷卻油泵“運行”、“備用泵啟動”、“水流中斷”、“油流中斷”。冷卻系統(tǒng)水流計情況如表2所示。

表2 冷卻系統(tǒng)水流計情況

經(jīng)過分析與討論，一致認(rèn)為＃4 冷卻油泵故障的原因是“水流中斷”，該“水流中斷”的可能性有兩種：①冷卻水管路堵塞；②＃4 水流計損壞。后經(jīng)水流計讀數(shù)分析，總水流流量約等于＃1－＃3 冷卻泵水流流量之和，故認(rèn)為第一種可能性較大。拆下濾網(wǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)堵塞情況比較嚴(yán)重，如圖1所示。

將該濾網(wǎng)進(jìn)行清洗后回裝，開啟＃4 水流計表前閥和表后閥，＃4 水流計水壓顯示正常?！八髦袛唷睙袅⒖滔?，但“油流故障”、＃4 冷卻水泵“故障”燈并未熄滅，手動將＃4 油泵切至“停止”后，“備用泵啟動”、“水流中斷”、“油流中斷”、＃4 冷卻油泵“故障”指示燈均熄滅，＃3 冷卻油泵停止運行，再將＃4 冷卻油泵切至“程控”位置，10s 后，＃4 油泵自動啟動。

圖1 冷卻器濾網(wǎng)

當(dāng)機(jī)組開機(jī)令給出后，機(jī)組技術(shù)供水泵啟動，冷卻器“水流中斷”信號復(fù)歸，冷卻器油泵應(yīng)當(dāng)自動啟動，但實際上油泵沒有自啟動，在“冷卻器全停報警”信號給出1 個小時后，報出“冷卻器全停跳閘”信號。經(jīng)過檢查現(xiàn)場與PLC 程序，確定原因為冷卻器因“水流中斷”被切除后又報出“油流中斷”信號，在水流恢復(fù)正常后，“油流中斷”信號阻止了冷卻器再次的啟動。

3 PLC 程序的修改和完善

根據(jù)主變廠家試驗報告，二級水電站單相變壓器空載運行時，空載損耗小于85kW。在單個冷卻器的水流量不小于5m3／h，冷卻器進(jìn)水口溫度不變的情況下，單個冷卻器的冷卻容量為110kW。通過需要的冷卻器臺數(shù)如下：

可見，每臺單相變啟動一個冷卻器即可滿足變壓器正?？蛰d工況下的長期運行要求。而且PLC 程序設(shè)定上，若此時有其他因素導(dǎo)致變壓器油溫升高，水冷卻器控制系統(tǒng)將按油面溫度啟／停其輔助冷卻器，確保變壓器本體的散熱。

因此，針對冷卻器水流量偏低引起水流量計報警問題，可以在變壓器空載工況下對水流報警作特殊處理，即從監(jiān)控系統(tǒng)引入一對主變空載信號接點（KZ 信號接點）至主變冷卻器控制系統(tǒng)，當(dāng)主變空載運行時，PLC 接收該開入信號，不再判“水流中斷”，PLC 邏輯如圖2所示（以＃1 冷卻器為例，下同）。

圖2 “水流中斷”修改后判斷邏輯

同時，技術(shù)供水泵及空載泵控制盤柜中也通過PLC 程序設(shè)定：如果主變空載泵出口流量低于65m3／3h，或三相中任一相冷卻水流量低于20m3／3h，則啟動備用空載泵，備用空載泵啟動后流量仍然低于設(shè)定值，則啟動機(jī)組技術(shù)供水泵，確保主變在空載情況下，冷卻水流量滿足空載損耗的冷卻要求。

對“油流中斷”信號也進(jìn)行了優(yōu)化，原“油流中斷”只根據(jù)油管路中的油流計接點判斷，如圖3所示。在冷卻器由于“水流中斷”或其他故障原因被切除后，“油流中斷”仍然會報出，導(dǎo)致在“水流中斷”故障復(fù)歸后，“油流中斷”信號阻止油泵的自動啟動。修改后判斷邏輯如圖4所示，將“油流中斷”串入油泵運行接觸器KM 接點，即油泵在運行時才會進(jìn)行油流判斷。

圖3 “油流中斷”修改前判斷邏輯

為了避免油泵切除后，“油流中斷”信號復(fù)歸又自動啟動，啟動后又報“油流中斷”，使油泵反復(fù)啟停。鑒于油流管路存在堵塞可能性極小和油泵空氣開關(guān)本身具有堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能，“油流中斷”不再與“水流中斷（%m38）、泄漏故障（%m30）、電機(jī)故障（%m60）一樣啟動故障繼電器KP11，即油流中斷后不再切除油泵，但是會和其他故障一樣啟動備用冷卻器，這樣，在“油流中斷”后，不會出現(xiàn)油泵被切除又再次啟動的問題。

圖4 “油流中斷”修改后判斷邏輯

4 結(jié)束語

由于控制系統(tǒng)程序配置的缺陷的原因，使得冷卻器全停后主變跳閘停電，這是得不償失的。二級水電站主變冷卻器控制系統(tǒng)PLC 程序經(jīng)過改進(jìn)，消除了＃1、＃2 主變冷卻器控制程序上存在的重大隱患，保證了變壓器主設(shè)備的安全運行。程序升級后，該設(shè)備的運行狀況良好，沒有再發(fā)生冷卻器全停事件。

［1］李 華，龐 榮.公伯峽電站4＃主變冷卻控制PLC 流程改進(jìn)［J］.青海電力，2008，27（2）：28－30.

［2］黃錫斌.SIMATIC S7－300 PLC 在主變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.2009，31（10）：61－63.