巖灘公司主變冷卻器控制系統(tǒng)優(yōu)化

大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司 方顯能

巖灘公司共有6臺(tái)500kV 主變，容量360000 kVA，額定電壓525/15.75kV，每臺(tái)主變配有5臺(tái)防堵型雙重強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻器，型號(hào)為YSPG-315，采用是Modicon TSX37系列可編程LPC 控制器控制[1]。冷卻器采用動(dòng)力油內(nèi)循環(huán)，自流水外循環(huán)。5臺(tái)冷卻器按特定的邏輯進(jìn)行自動(dòng)控制，并分組運(yùn)行，確保冷卻器有效工作。由于某一故障原因引起主變冷卻器組全停時(shí)，極易引起機(jī)組非停事故，嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全運(yùn)行，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

因此，有必要對(duì)主變冷卻器控制系統(tǒng)控制邏輯進(jìn)行分析，并優(yōu)化控制邏輯，既保證主變的安全運(yùn)行，又避免因主變冷卻器組全停造成機(jī)組非停事故。通過優(yōu)化冷卻器控制邏輯，一是確保冷卻器一直處于理想工況，二是故障時(shí)自動(dòng)倒換冷卻器并發(fā)出信號(hào)，三是符合條件時(shí)向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出冷卻器全停出口信號(hào)，協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制，有效防止機(jī)組非停，提高機(jī)組安全可靠性。

1 主變冷卻器組工作原理

巖灘公司共有6臺(tái)主變，每個(gè)主變有5個(gè)冷卻器組，每個(gè)冷卻器組主要由油泵、油管、水管三部分組成。冷卻器組中的油管與水管既隔離又相鄰。5個(gè)冷卻器組按照設(shè)定的邏輯關(guān)系進(jìn)行冷卻工作。主變冷卻器組工作原理如圖1。油泵強(qiáng)制把主變上部的絕緣油抽入冷卻器組中的油管，經(jīng)冷卻器后回流進(jìn)主變的底部。冷卻水自流進(jìn)入冷卻器組中的水管，經(jīng)冷卻器后排至尾水。在冷卻器組中，油流與水流相向流動(dòng)，油與水進(jìn)行熱量交換，起到冷卻主變的作用。

2 主變冷卻器控制系統(tǒng)存在的問題及原因分析

由于主變冷卻器控制系統(tǒng)的PLC 故障引起冷卻器組全停，造成機(jī)組非停。根據(jù)GB/T6451--2015《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》[2]，強(qiáng)油風(fēng)冷及強(qiáng)油水冷變壓器，在冷卻器系統(tǒng)發(fā)生故障致使冷卻器全停時(shí)，額定負(fù)載下允許運(yùn)行20min；油面溫度未達(dá)到75℃時(shí)，允許上升到75℃，但冷卻器全停后最長運(yùn)行時(shí)間不超過1h[3]。主變冷卻器控制系統(tǒng)的PLC 故障時(shí)，開出機(jī)組跳閘信號(hào)工作原理如圖2。

圖2 PLC 故障開出機(jī)組跳閘信號(hào)原理圖

當(dāng)PLC 故障時(shí)，主變油溫＞75℃由溫度計(jì)判斷給出信號(hào)，有如下兩個(gè)情況開出機(jī)組跳閘信號(hào)：若主變油溫未超過75℃，則延時(shí)60分鐘后開出機(jī)組跳閘信號(hào)；若主變油溫超過75℃，則延時(shí)20分鐘后開出機(jī)組跳閘信號(hào)。對(duì)于故障處理所需時(shí)間來說，延時(shí)較短，極易引起機(jī)組非停。如果在此特殊工況下，冷卻器組能自動(dòng)投入，是可以正常工作的，從而避免因PLC 故障而發(fā)生機(jī)組非停事故。

3 用于主變冷卻器控制PLC 故障控制回路優(yōu)化

主變冷卻器控制PLC 故障控制回路優(yōu)化原理如圖3所示，其中虛線框內(nèi)為優(yōu)化的新增功能：在發(fā)生PLC 故障時(shí)，通過常閉接點(diǎn)[4]，自動(dòng)啟動(dòng)3臺(tái)油泵（根據(jù)季節(jié)可啟動(dòng)多臺(tái)），確保主變油溫正常，為處理PLC 故障爭取更多時(shí)間；為了防止延時(shí)器到時(shí)產(chǎn)生跳閘信號(hào)，需要人工退出“冷卻器全停跳閘”壓板，防止機(jī)組非停；結(jié)合控制回路優(yōu)化后的情況，針對(duì)主變冷卻器控制PLC 故障應(yīng)立即處理，并在4小時(shí)間內(nèi)修復(fù)，否則應(yīng)采取其他必要措施。

圖3 主變冷卻器控制PLC 故障控制回路優(yōu)化原理圖

實(shí)施效果：在大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司的6臺(tái)主變冷卻器控制系統(tǒng)都實(shí)施了以上優(yōu)化，已正常投運(yùn)2年多。2020年4月10日13:05，1號(hào)主變冷卻器控制系統(tǒng)PLC 故障，2020年8月3日20:17，5號(hào)主變冷卻器控制系統(tǒng)PLC 故障，優(yōu)化后的主變冷卻器控制系統(tǒng)有效防止了因PLC 故障引起冷卻器全停的機(jī)組非停2次，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較大。

綜上，本文通過采用常閉接點(diǎn)在發(fā)生PLC 故障時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)多臺(tái)油泵，確保主變油溫正常。該優(yōu)化方案主要優(yōu)點(diǎn)是為處理PLC 故障爭取了時(shí)間，并有效防止發(fā)生機(jī)組非停。為其他水電廠類似的主變冷卻器控制系統(tǒng)優(yōu)化提出一種有效的解決方案，具有一定的參考價(jià)值。