淺析豐滿重建工程智能變壓器冷卻器的應(yīng)用與調(diào)試

白錦

[摘? ? 要]電力系統(tǒng)由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)組成，其中變壓器是一個十分重要的元件，它的安全運(yùn)行對電力系統(tǒng)起著十分重要的作用。變壓器在運(yùn)行過程中，繞組中的銅耗和鐵芯中的鐵耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使變壓器各個部分的溫度升高，變壓器的使用壽命主要由絕緣老化程度決定，絕緣老化主要是由溫度變化造成的。在大容量油浸變壓器中，主要采用自然油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷和強(qiáng)迫油循環(huán)水冷三種冷卻方式，其中絕大部分采用自然油循環(huán)風(fēng)冷和強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷冷卻方式。變壓器風(fēng)冷智能控制柜就是針對著三種冷卻方式而設(shè)計的智能型控制柜。

[關(guān)鍵詞]冷卻器;報警;變壓器;試驗(yàn);控制模式

[中圖分類號]TM403.9 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–04

Analysis of the Application and Commissioning of Intelligent Transformer Cooler

Bai Jin

[Abstract]The power system is composed of power generation， power transformation， power transmission， power distribution and power consumption， among which the transformer is a very important element， and its safe operation plays a very important role in the power system.During the operation of the transformer， the copper consumption in the winding and the iron consumption in the iron core are changed into heat energy， raising the temperature of each part of the transformer. The service life of the transformer is mainly determined by the degree of insulation aging， and the insulation aging is mainly caused by the temperature change.In the large-capacity oil immersed transformer， three main cooling methods， forced oil circulating air cooling， most of which adopt natural oil circulating air cooling and forced oil circulating air cooling methods.Transformer air cooling intelligent control cabinet is an intelligent control cabinet designed for the three cooling modes.

[Keywords]cooler; alarm; transformer; test; control mode

1 概述

豐滿重建工程六臺機(jī)組選用型號為SFP-240000/500的三相變壓器，額定容量240 000 kVA，額定電壓為（×2.5%）/15.75 kV，額定功率為50 Hz，聯(lián)接組標(biāo)號YNd11，短路阻抗15 %，中性點(diǎn)接地方式為直接接地，主變冷卻器選用風(fēng)冷冷卻器，冷卻器在機(jī)組開機(jī)同期合閘成功后自動啟動，通過負(fù)荷、油溫來控制備用冷卻器的投入與退出。經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，變壓器在冬季運(yùn)行時，冷卻器的油流繼電器因北方溫度太低，造成油凝無法沖開油流繼電器，在運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)冷卻器全停跳機(jī)的危險。因此，冬季運(yùn)行需退掉油流繼電器的干節(jié)點(diǎn)，經(jīng)提議廠家設(shè)計經(jīng)硬壓板控制是否采集油流節(jié)點(diǎn)反饋，并應(yīng)用于現(xiàn)場冷卻器控制柜中。

JY-BQFK智能型變壓器冷卻控制柜采用可編程控制器PLC作為主要的控制核心，觸摸屏作為人機(jī)界面，交流接觸器或無觸點(diǎn)開關(guān)作為功率執(zhí)行元件，斷路器、相序缺相繼電器作為保護(hù)元件，通過觸摸屏設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)變壓器頂層油溫和運(yùn)行負(fù)荷信號投入和退出相應(yīng)模式的冷卻器，將運(yùn)行中的故障信息通過通信口和故障接點(diǎn)遠(yuǎn)傳，同時將信息整理存儲于觸摸屏，可借助“報警記錄”選項(xiàng)查明具體的故障時間、故障內(nèi)容，也可定時自動輪換工作電源和冷卻器運(yùn)行模式。實(shí)現(xiàn)了控制自動化、狀態(tài)信息化、顯示與操作人性化。

2 系統(tǒng)功能

2.1 冷卻器工作電源監(jiān)控投切及定時輪換

（1）系統(tǒng)采用兩路站用變低壓側(cè)相互獨(dú)立且互為備用的電源供電。

（2）兩路工作電源的切換有手動選擇和自動輪換兩種方式可供用戶選擇。

（3）對工作電源進(jìn)行失電、短路、缺相監(jiān)測。當(dāng)Ⅰ段或Ⅱ段電源發(fā)生故障，備用電源自動投入，同時“Ⅰ電源故障”或“Ⅱ電源故障”指示燈亮并發(fā)出“Ⅰ電源故障”或“Ⅱ電源故障”的遠(yuǎn)方信號，觸摸屏顯示故障內(nèi)容。故障修復(fù)后自動解除報警，同時保存故障記錄。

（4）正常工作時，為了更好地保護(hù)進(jìn)線電源，Ⅰ、Ⅱ段電源的主備用切換由觸摸屏設(shè)置，循環(huán)周期經(jīng)PLC控制實(shí)現(xiàn)，切換周期用戶可自行設(shè)置，一般出廠設(shè)置為30 d，當(dāng)PLC故障時，可手動實(shí)現(xiàn)切換。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

2.2 按變壓器運(yùn)行狀態(tài)啟停冷卻器

（1）變壓器投入運(yùn)行，必須投入冷卻器，保證至少有一組冷卻器處于工作狀態(tài)（由觸摸屏轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇所需投入的冷卻器）。

（2）通過變壓器負(fù)荷及油溫信號進(jìn)行冷卻器投切。當(dāng)檢測到運(yùn)行中的變壓器上層油溫上升至高于55 ℃或變壓器負(fù)荷達(dá)到整定值時，處于“輔助”（觸摸屏中設(shè)置）狀態(tài)冷卻器依次延時啟動（延時時間不得小于30 s），當(dāng)溫度降至45 ℃以下時，處于“輔助”狀態(tài)的冷卻器退出運(yùn)行。

2.3 備用冷卻器投入

冷卻器運(yùn)行過程中，如果“工作”或“輔助”狀態(tài)的冷卻器在任何一組發(fā)生故障時，處于“備用”狀態(tài)的冷卻器會投入運(yùn)行，同時發(fā)出“冷卻器故障”的遠(yuǎn)方信號，就近顯示故障內(nèi)容。修復(fù)故障后，“備用”狀態(tài)冷卻器退出運(yùn)行，故障信號消失，同時保存故障記錄。

2.4 冷卻器全停延時跳閘

當(dāng)變壓器運(yùn)行時，Ⅰ、Ⅱ段電源消失或所有冷卻器都未運(yùn)行，此時發(fā)出“冷卻器全停故障”故障報警和遠(yuǎn)方信號的同時，啟動20 min和60 min延時跳閘。計時20 min后，如主變上層油溫高于75 ℃時，發(fā)出跳閘信號;當(dāng)主變上層油溫低于75 ℃時，60min后發(fā)出跳閘信號。

2.5 冷卻器模式定時輪換

將冷卻器工作狀態(tài)分為“工作”“輔助”“停止”“備用”4種模式。能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻器的分時逐臺投入的策略，避免同時投入多組冷卻器，為此設(shè)計了冷卻器運(yùn)行模式定時輪換功能，以防止變壓器油流帶電造成瓦斯動作等的現(xiàn)象。按照觸摸屏設(shè)置的時間，自動輪換冷卻器運(yùn)行模式。

2.6 故障告警

當(dāng)冷卻器控制柜檢測到故障時會發(fā)出告警信號：I段電源故障，II段電源故障，冷卻器故障，冷卻器全停故障，控制電源消失或PLC故障等。報警形式為故障指示燈亮或者無源接點(diǎn)和串行通信等形式。

2.7 故障記錄和信息查詢

觸摸屏完成參數(shù)設(shè)置功能之外還可以記錄故障報警發(fā)生的具體內(nèi)容，如故障報警發(fā)生時間，故障報警恢復(fù)時間，故障報警內(nèi)容，通過觸摸屏下拉滑塊查詢。

2.8 柜內(nèi)溫濕度自動控制

柜內(nèi)安裝了JY-TW3型溫濕度控制器、電加熱器及軸流風(fēng)機(jī)，根據(jù)柜內(nèi)的環(huán)境溫度和濕度自動調(diào)節(jié)柜內(nèi)濕度和溫度。

2.9 觸摸屏

觸摸屏安裝于箱體內(nèi)門面板，通過通信與PLC連接?？稍陲@示畫面查閱系統(tǒng)相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信息和詳細(xì)的故障信息，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

3 工作模式及實(shí)現(xiàn)

裝置有3種控制模式：手動（控制開關(guān)點(diǎn)對點(diǎn)控制）、自動（PLC智能自適應(yīng)控制）、遠(yuǎn)方控制（DCS開關(guān)量點(diǎn)對點(diǎn)控制或通信循環(huán)方式控制）。

3.1 手動控制模式

在手動模式下，需要工作人員在現(xiàn)場進(jìn)行操作，通過內(nèi)門轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置冷卻器運(yùn)行狀態(tài)。此時冷卻器的工作狀態(tài)不受變壓器負(fù)荷電流或油溫等因素影響，并脫離PLC的控制。此種工作模式為檢修人員或運(yùn)行人員檢修時或采取應(yīng)急措施時設(shè)置。

3.2 自動控制模式

在自動模式下，通過PLC及觸摸屏預(yù)設(shè)相應(yīng)工作程序設(shè)定冷卻器的運(yùn)行模式、冷卻器全停延時跳閘時間、電源自動輪換時間和冷卻器運(yùn)行模式輪換時間，還可以靈活設(shè)置冷卻器為“工作”“輔助”“備用”“停止”4種運(yùn)行模式，以達(dá)到最優(yōu)控制和延長設(shè)備使用壽命的目的。

控制柜利用PLC可編程邏輯控制技術(shù)，在裝置運(yùn)行過程中，通過檢測變壓器上層油溫、變壓器繞溫、變壓器負(fù)荷的變化、變壓器三側(cè)開關(guān)位置信號、油流繼電器信號、轉(zhuǎn)換開關(guān)位置信號以及所有設(shè)備的運(yùn)行和故障情況，并根據(jù)控制策略隨時調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了雙電源切換和冷卻器自動投入和切換的智能化，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線電源故障告警、冷卻器故障告警、冷卻器組全停告警、PLC故障告警及冷卻器組全停延時跳閘控制。以達(dá)到變壓器的最佳冷卻和智能冷卻，并且實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

當(dāng)PLC發(fā)生故障時，通過多路延時模塊逐臺延時啟動冷卻器使其自動運(yùn)行并發(fā)出告警信號。

3.3 遠(yuǎn)方控制模式

在遠(yuǎn)方控制模式下，遠(yuǎn)方控制室可以監(jiān)測每組冷卻器的運(yùn)行情況，并可以遠(yuǎn)方啟動、停止相對應(yīng)冷卻器。

3.4 自動溫濕度控制

為了保證控制柜內(nèi)部溫濕度環(huán)境，柜體內(nèi)加裝了自動溫濕度控制器，可以根據(jù)設(shè)置自動調(diào)節(jié)柜內(nèi)溫度和濕度，避免由于低溫、高溫或潮濕等因素造成柜內(nèi)電器元件損壞從而影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.5 照明控制

當(dāng)柜門打開時，自動啟動照明回路，照明燈亮，關(guān)上柜門后，照明燈自動熄滅。

4 電氣操作與調(diào)試

4.1 接線

控制柜內(nèi)部線路廠家在出廠時已全部接通調(diào)試完成，外接電源、油泵風(fēng)機(jī)電機(jī)電源、運(yùn)行報警信號及DCS控制信號的連接，由調(diào)試人員按照控制柜內(nèi)標(biāo)識及接線圖紙接線。

（1）接線確保正確，檢查各電源回路有無短路、斷路現(xiàn)象。

（2）各接線確保牢固。

（3）各接地線需牢靠搭接。

4.2 投運(yùn)操作步驟

4.2.1 手動投運(yùn)

（1）上電前請檢查接線端子的接線是否完成，接線是否正確、牢固，所有開關(guān)都處于關(guān)狀態(tài)。

（2）檢查兩路主電源及控制電源已送至控制箱。

（3）將變壓器聯(lián)鎖投入轉(zhuǎn)換開關(guān)HKK切至“試驗(yàn)”位置，電源選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)KK切至“停止”位置;手自動選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)KK1～KKn切至“停止”位置，用萬用表檢測引自現(xiàn)場控制電源電壓是否正確，如果無誤將控制電源的斷路器打至閉合狀態(tài)，如果不正確則檢查控制電源進(jìn)線回路。

（4）用萬用表檢測各風(fēng)機(jī)、油泵電機(jī)相間和對地電阻，確保電機(jī)不存在相間或?qū)Φ囟搪罚绻麢z查無誤合上各風(fēng)機(jī)油泵回路斷路器。

（5）電源轉(zhuǎn)換開關(guān)KK切換至“I電源”或“II電源”位置，查看面板電源運(yùn)行指示燈1XD、2XD是否正常顯示。正常后方可投入冷卻器。

（6）將各組冷卻器手自動選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)KK1～KKn逐個切至“工作”位置，啟動相應(yīng)冷卻器組，然后再將其逐個切至“停止”位置，退出相應(yīng)冷卻器組，查看各組冷卻器是否能夠正常工作。

4.2.2 自動投運(yùn)

（1）如手動投運(yùn)無問題，可將控制電源斷路器打至閉合狀態(tài)。

（2）檢查PLC模塊“RUN”綠燈狀態(tài)，如果點(diǎn)亮表明PLC已進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，此時可進(jìn)行自動運(yùn)行設(shè)置。

（3）將電源選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)KK切至“自動”位置。

（4）變壓器聯(lián)鎖投入轉(zhuǎn)換開關(guān)HKK切至“工作”位置，就地/遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至“就地”位置。

（5）將各組冷卻器手自動選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)KK1-KKn切至“自動”位置。此時冷卻器處于自動運(yùn)行狀態(tài)。注意冷卻器處于運(yùn)行狀態(tài)時，各冷卻器組的運(yùn)行模式需由觸摸屏設(shè)定。

4.2.3 遠(yuǎn)方投運(yùn)

（1）冷卻器自動投運(yùn)正常后，將就地/遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至“遠(yuǎn)方”位置，變壓器聯(lián)鎖投入轉(zhuǎn)換開關(guān)HKK及各組冷卻器手自動選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)KK1-KKn仍設(shè)為“自動”位置，此時冷卻器處于DCS控制。

（2）在DCS系統(tǒng)點(diǎn)擊相對應(yīng)冷卻器啟停按鈕，可啟停對應(yīng)冷卻器。注意冷卻器處于遠(yuǎn)方控制時，不受觸摸屏設(shè)置參數(shù)影響。

4.2.4 加熱照明投運(yùn)

（1）使加熱照明回路開關(guān)QA處于閉合狀態(tài)，檢查系統(tǒng)工作情況是否正常，各指示燈顯示是否正常。

（2）通過面板除潮通風(fēng)轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇控制柜內(nèi)加熱器、風(fēng)機(jī)手動運(yùn)行或自動運(yùn)行狀態(tài)。

（3）柜內(nèi)照明等通過門沿上行程開關(guān)控制，門打開時照明燈自動亮。

刀閘禁止帶負(fù)荷操作：當(dāng)風(fēng)冷控制柜投入運(yùn)行時，母聯(lián)刀閘禁止帶負(fù)荷操作，以免發(fā)生傷亡事故。

系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)定：系統(tǒng)自動運(yùn)行時，必須將變壓器聯(lián)鎖投入轉(zhuǎn)換開關(guān)HKK切至“工作”位置，否則將影響變壓器的安全運(yùn)行。

刀閘必須合到位：當(dāng)風(fēng)冷控制柜投入運(yùn)行時，母聯(lián)刀閘必須合到位保證供電正常無誤，否則將影響變壓器的安全運(yùn)行。接地線和設(shè)備接地附件可靠搭接。

5 檢修與維護(hù)

5.1 維護(hù)保養(yǎng)

（1）本控制柜對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，但如果條件允許，定期清理柜內(nèi)塵土，保證運(yùn)行環(huán)境。

（2）觸摸屏為可編程控制器的人機(jī)界面，可直接反映設(shè)備的工作狀況，對冷卻器運(yùn)行模式進(jìn)行分配，對冷卻器全停延時跳閘時間進(jìn)行設(shè)置，對冷卻器運(yùn)行模式自動轉(zhuǎn)換時間進(jìn)行設(shè)置，對一電源和二電源自動輪換時間進(jìn)行設(shè)置，觸摸屏內(nèi)部存儲與設(shè)備運(yùn)行有關(guān)的參數(shù)，所以觸摸屏的斷電不影響PLC的正常工作;可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整“工作”“輔助”“備用”“停止”冷卻器數(shù)量，保證資源分配合理。

（3）維護(hù)I段或II段電源的主交流接觸器;可在主變運(yùn)行時進(jìn)行，此時檢修人員可以通過拉開聯(lián)絡(luò)刀閘（刀閘不允許帶負(fù)荷拉開）手動指定I段或II段電源工作，來實(shí)現(xiàn)部分冷卻器的運(yùn)行及柜內(nèi)冷卻器控制回路的維護(hù)檢修工作。

（4）維護(hù)各冷卻器回路接觸器;斷開需維護(hù)冷卻器回路的斷路器，可直接拆除接觸器檢修，不會由一個器件的解除而導(dǎo)致所有的冷卻器全停。

5.2 故障排除方法

系統(tǒng)日常維護(hù)簡單，運(yùn)行人員只要在主控室檢測其狀態(tài)信號即可，系統(tǒng)實(shí)時對自身及外圍潛在故障進(jìn)行檢測和判斷。設(shè)備運(yùn)行時如發(fā)出遠(yuǎn)方故障信號，系統(tǒng)常見故障檢測和處理辦法見表1。

6 結(jié)語

電氣安裝施工過程中，變壓器的調(diào)試是確保安全運(yùn)行的重要保障。結(jié)合在豐滿重建工程中的安裝情況，應(yīng)采用科學(xué)合理的調(diào)試方法開展檢測，保障變壓器的正常運(yùn)行，應(yīng)用該項(xiàng)智能控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動和手動控制方式，并可以把各種信息上傳顯示和下行控制設(shè)定，對變壓器整個冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，達(dá)到節(jié)能和延長散熱器使用壽命的目的。

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