淺析變壓器冷卻器控制系統直流電源改造與PLC程序升級

蔣貴斌 吳勝利

摘 要：文章介紹了變壓器強迫油循環風冷卻器控制系統直流電源改造及風冷PLC程序升級在實際中的應用，對冷卻器控制系統直流電源與PLC程序控制冷卻器運行方式進行了分析，論述了冷卻器控制系統在運行中存在的安全隱患及其產生的后果。根據冷卻器控制系統在運行中的客觀實際問題，結合長期以來的運行經驗，提出了冷卻器控制系統直流電源的改造方案及風冷PLC程序的升級方案。

關鍵詞：變壓器；冷卻器控制系統；控制箱；端子箱；PLC；直流電源

引言

大型電力變壓器的冷卻器控制系統中，控制箱內的雙路直流電源一般經過同一個電源轉換模塊進行供電至PLC及直流信號回路，端子箱內的直流電源一般為單路電源供電至擴展信號繼電器。PLC作為變壓器的冷卻器控制系統的核心，控制著變壓器油泵及風扇的運行方式。文章是以已執行完成的某工程項目為例進行論述，現變壓器冷卻器控制系統的直流電源改造與風冷PLC程序升級已在實際中得到廣泛地應用。

1 冷卻器控制系統直流電源改造

1.1 控制箱內直流電源改造方案

控制箱內雙路直流電源經過同一個電源轉換模塊為PLC及直流信號回路供電，一旦該電源轉換模塊出現故障，PLC與直流信號回路的電源將消失，導致PLC停機及控制箱內信號無法傳送至后臺監控系統。

為了消除因電源轉換模塊故障而導致PLC停機及信號回路電源消失的安全隱患，增加一個電源轉換模塊，另增加一個二極管模塊，將雙路電源轉換模塊輸出的直流24V電源經過二極管模塊至PLC與直流信號回路，并在二極管模塊輸出的直流24V電源回路中，增加一個直流24V電壓監視繼電器，對直流24V電源的過、欠電壓進行實時監視，并將其故障信號瞬時傳送至后臺監控系統。

1.2 端子箱內直流電源改造方案

端子箱內擴展繼電器為單路工作電源進行供電，一旦單路工作電源故障，將導致變壓器的油位、壓力、瓦斯及溫度等信號無法上傳至后臺監控系統。

為了避免擴展繼電器的單路工作電源故障而導致變壓器報警信號無法上傳至后臺問題，增加一個電源轉換模塊，并增加一個電源空開為所增加的電源轉換模塊供電，以實現擴展繼電器的供電為雙路電源。另增加一個二極管模塊，將雙路直流24V電源經過二極管模塊進行輸出，確保雙路直流24V電源相互隔離的同時，實現雙重化的穩定供電。再增加一個直流24V電壓監視繼電器，用于實時監視直流24V電源過、欠電壓，并將其故障信號瞬時傳送至后臺。

2 風冷PLC程序的升級

每組冷卻器由一個油泵及三個風扇組成，冷卻器的運行由PLC程序進行自動控制，根據負荷或溫度控制冷卻器運行的組數?？紤]到油泵及風扇在運行中所需的能量為輔機損耗（約占全部損耗的5%），根據實際運行情況對風冷PLC程序進行升級，更改了冷卻器油泵及風扇的控制方式，進而減少輔機損耗。

3 風冷PLC程序原控制方式

變壓器開始運行時，工作冷卻器隨即投入，輔助冷卻器根據負荷或溫度投入，備用冷卻器根據工作或輔助冷卻器的故障情況投入。工作、輔助及備用冷卻器投入均為一個油泵與三個風扇同時運行。

3.1 按變壓器溫度投入輔助冷卻器

當繞溫PWI1高于65℃時，投入輔助I組冷卻器，當油溫POP低于45℃時，切除輔助I組冷卻器。當繞溫PWI1高于75℃時，投入輔助I組和II組冷卻器，當油溫POP低于55℃時，切除輔助II組冷卻器。當繞溫PWI2高于65℃時，投入輔助I組冷卻器，當油溫POP低于45℃時，切除輔助I組冷卻器。當繞溫PWI2高于75℃時，投入輔助I組和II組冷卻器，當油溫POP低于55℃時，切除輔助II組冷卻器。

3.2 按變壓器負荷投入輔助冷卻器

當負荷高于75%時，投入輔助I組冷卻器，當負荷低于45%時，切除輔助I組冷卻器。當負荷高于95%時，投入輔助I組和II組冷卻器，當負荷低于65%時，切除輔助II組冷卻器。

3.3 備用冷卻器投入

當工作或輔助冷卻器中的任何一組出現故障時，投入備用冷卻器。當工作與輔助冷卻器的故障全部消除后，切除備用冷卻器。

4 風冷PLC程序升級控制方式

變壓器開始運行時，工作冷卻器的油泵隨即投入。工作冷卻器的風扇、輔助冷卻器的油泵及其風扇根據負荷或溫度逐步進行投入。備用冷卻器根據工作或輔助冷卻器的故障情況投入油泵，其風扇根據溫度投入。

4.1 按溫度投入冷卻器

當繞溫PWI1或PWI2高于65℃時，或油溫POP高于55℃時，投入工作冷卻器底部和中部風扇，并投入輔助I組和II組冷卻器油泵、底部及中部風扇。當油溫POP低于45℃時，切除工作冷卻器底部和中部風扇，并切除輔助I組和II組冷卻器油泵、底部和中部風扇。

當繞溫PWI1或PWI2高于75℃時，投入工作冷卻器頂部和中部風扇，并投入輔助I組和II組冷卻器頂部和中部風扇。當繞溫PWI1或PWI2低于65℃時，切除工作冷卻器頂部和中部風扇，并切除輔助I組和II組冷卻器頂部及中部風扇。

4.2 按負荷投入冷卻器

當負荷高于45%時，投入輔助I組冷卻器油泵，當負荷低于35%時，切除輔助I組冷卻器油泵。當負荷高于75%時，投入輔助I組和II組冷卻器油泵，當負荷低于45%時，切除輔助II組冷卻器油泵。

4.3 投入備用冷卻器

當工作或輔助冷卻器中任何一組出現故障時，投入備用冷卻器的油泵，其風扇根據溫度投入。當繞溫PWI1或PWI2高于65℃時，或油溫POP高于55℃時，投入備用冷卻器底部和中部風扇，當油溫POP低于45℃時，切除備用冷卻器底部和中部風扇。當繞溫PWI1或PWI2高于75℃時，投入備用冷卻器頂部風扇，當繞溫PWI1或PWI2低于65℃時，切除備用冷卻器頂部風扇。當工作與輔助冷卻器故障均消除后，切除備用冷卻器。

5 結束語

變壓器冷卻器控制系統直流電源的改造，消除了控制箱內因電源轉換模塊故障而導致PLC停機及信號回路電源消失的安全隱患，解決了端子箱內因擴展繼電器的單路電源故障導致變壓器的保護信號無法上傳至后臺監控系統的問題，確保了冷卻器控制系統更加安全、穩定、可靠地運行。同時，風冷PLC程序的升級，優化了冷卻器油泵及風扇的運行方式，進而減少了冷卻器在運行中的輔機損耗。

參考文獻

[1]朱英浩，計宏偉，鄭時伊.新編變壓器實用技術問答[M].遼寧科學技術出版社，1999（7）.

[2]（德）MatthiasSeitz（著），ABB（中國）有限公司（譯）.可編程控制器應用教程[M].機械工業出版社，2009（5）.

[3]黎賢鈦.電力變壓器冷卻系統設計[M].浙江大學出版社，2009（6）.

作者簡介：蔣貴斌（1985-），男，遼寧省鞍山市、特變電工沈陽變壓器集團有限公司，助理工程師，工學學士，研究方向：電氣自動化PLC技術。

吳勝利（1985-），男，內蒙古興安盟扎賚特旗，國網內蒙古東部電力有限公司檢修分公司伊敏換流站，助理工程師，工學學士，研究方向：電力系統。