一種勵磁變壓器溫度控制器改造經驗簡析

于 瀟，祁亞靜，趙 浩， 張一波，李永杰

（1.河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300；2.國網新源控股有限公司撫寧抽水蓄能分公司，河北 秦皇島 056000；3.國網新源控股陜西鎮安抽水蓄能有限公司，陜西 西安 071000）

1 概述

張河灣公司勵磁變壓器生產廠家為瑞士ABB，型號THM-7 HN，戶內、樹脂澆注絕緣、金屬外殼封閉、自然風冷、干式變壓器，原邊電壓15.75 kV，副邊電壓891 V，額定容量3×690 kVA，勵磁變副邊電流1 338 A，連接組別Yd11。勵磁變壓器測溫控制采用ABB公司變壓器配套的TEC品牌溫度控制器，原溫度控制方案未對控制信號進行高壓濾波處理，現場的震動較大，原控制方案也缺乏相應的溫度冗余方案；在運行中經常發現溫度控制器無故越限報警，輸出信號跳變，直接給保護系統跳機信號，影響機組的正常運行。

2 解決方案

張河灣公司勵磁變壓器繞組每相各有4個溫度傳感器，一共12個，其中6個送到溫控器模塊，3個送到勵磁盤，另外3個未使用。當送到溫控器模塊的任一測點溫度高于90℃時通過3號勵磁變過流保護裝置F43上送報警，高于119℃時通過勵磁變過流保護裝置F43上送監控系統跳閘信號，存在溫度異常突變、保護誤動的風險。

因此我們的改造設計目標：溫度控制系統可靠、技術先進、功能完備、可擴建性強，同時在滿足使用要求的基礎上盡量保證經濟性；具備一定的抗干擾、抗振、容錯能力及誤操作的糾正能力；軟硬件功能模塊標準化，便于勵磁變壓器測溫控制系統開關量、模擬量信息的可靠傳遞；保證系統選用最新的成熟技術；系統各單元故障排除快速簡捷，易操作，簡便直觀；保證系統易于擴展、升級。

針對勵磁變溫控器改造問題，2017年5～6月結合張河灣公司3號機組A級檢修，運維檢修部機電一班員工多次討論研究解決方法，最終確定方案，對該問題進行解決。

2.1 方案確定

（1）對勵磁變溫度探頭進行冗余升級，由單探頭升級為雙支探頭，并進行屏蔽處理。

（2）將溫度信號引到新的溫控器控制柜。

（3）新的控制柜加裝軍工級24 V電源轉換模塊，控制柜內所有設備工作電壓為24 V，提高設備的穩定運行時間。

（4）輸入的溫度信號經過防靜電隔離濾波裝置進行處理后，1路輸出給勵磁變本體溫度模塊顯示，其余信號全部輸出RS485數字信號給PLC控制器進行組態。

（5）更換原有的3塊勵磁變溫控器。原有勵磁變溫控器只接受PT100溫度信號，運行不穩定，更換為接受4～20 mA信號的溫控器。

（6）在3號勵磁變柜內加裝風機，加速風的循環，提高冷卻效果。

2.2 設計圖及元器件

根據勵磁變壓器運行規律要求，同時考慮其運行可靠性及穩定性等因素，設計如下：

（1）設計圖（圖 1）

圖1 溫控器改造設計圖

（2）元器件配置（表 1）

表1 溫控器改造所需元器件清單

3 實施過程

（1）安裝勵磁溫控器控制柜。

（2）拆除勵磁變原有12支PT100探頭，更換為雙支PT100，另外每相各加1支探頭將數據送到勵磁盤，一共27支。并按施工圖紙沿現有電纜通道依次鋪設至溫控器控制柜，做好線頭標記。

（3）按施工圖紙對每個PT100信號線進行接線，做好線號標記。

（4）對4～20 mA信號線進行鋪設。從溫控器控制柜通過現場電纜溝鋪設至勵磁變原有控制箱，按施工圖紙對每個4～20 mA信號線進行接線，每根線做好線號標記。

（5）對溫控器控制柜AC 220 V電源線進行鋪設。從溫控器控制柜通過現場電纜溝鋪設至勵磁變原有控制箱，按施工圖紙對AC 220 V電源線進行接線。

（6）風機安裝。

在勵磁變壓器柜內三相繞組右側各增加2臺冷卻風機，三相繞組前、后各增加1臺冷卻風機，共12臺，以此增強冷卻效果，其220 V電源接在3號機自用盤II母2號饋線柜備用開關=S18+BF13-GS103上。新裝風機功率為60 W，12臺風機同時運行時總功率為720 W，總電流為3.3 A，所選的備用開關額定容量為80 750 VA，額定電流為125 A，開關能滿足12臺冷卻風機的用電需求。風機啟動實現手動和自動功能。當溫度值達到70℃時，通過溫度接點啟動風機，當溫度降到60℃時通過溫度接點停止風機。如果溫度顯示器故障，可通過手動方式啟停風機。

4 實施效果

4.1 改造后邏輯

3號機勵磁變每相8個測點，分別為 A11、A12、A13、A14、A21、A22、A23、A24，B11、B12、B13、B14、B21、B22、B23、B24，C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24，一共 24 個測點。

當24個測點中任意一個溫度超過“風機啟動溫度值70℃”時，對應相的風機啟動，直至溫度降到“風機停止溫度值60℃”時風機停止運行。當（A11、A12、A13、A14）、（A21、A22、A23、A24）、（B11、B12、B13、B14）、（B21、B22、B23、B24）、（C11、C12、C13、C14）、（C21、C22、C23、C24）6 組中任意 1 組有2個溫度測點同時達到“報警溫度130℃”時，現地溫控器控制柜報警系統里顯示溫度高報警，當6組中任意1組有2個溫度測點同時達到“跳機溫度150℃”時，延時5 s后，系統對保護系統發出跳機信號，且跳機信號不能自動消除，需工作人員在本系統進行手動清除。跳機信號的清除條件是系統溫度低于“跳機溫度150℃”，才能手動清除。

4.2 改造后測試

（1）冷態檢測

冷態檢測項目列表見表2。

（2）動態檢測

1）風機溫控啟動測試

A、B、C三相分別進行風機測試：環境溫度20.6℃，設定風機啟動溫度25℃，風機關閉溫度23℃，延時0 s啟動。測試結果：當RTD溫度探頭檢測溫度升至25℃時，風機啟動，當溫度降至23℃時，風機自動關閉；手動啟停風機正常。測試結果正常。

表2 冷態檢測項目列表

2）報警溫控啟動測試

A、B、C三相分別進行報警啟動測試：環境溫度20.6℃，設定報警溫度25℃，延時0 s啟動。測試結果：當RTD溫度探頭檢測（2支）溫度升至25℃時，報警信號輸出，現地溫控器控制柜報警系統里顯示溫度高報警；溫度降至25℃以下時，報警復歸。測試結果正常。

3）保護溫控啟動測試

A、B、C三相分別進行保護啟動測試：環境溫度20.6℃，設定跳機溫度25℃，延時5 s啟動。測試結果：當RTD溫度探頭檢測（2支）溫度升至25℃時，跳機信號輸出，保護接收到跳機信號，溫度降至25℃以下時，手動解除跳機信號，保護接收到解除信號。測試結果正常。

5 方案創新點及取得的效果

5.1 方案創新點

（1）改造后勵磁變溫控器控制柜顯示屏可查看三相歷史曲線。

（2）改造后勵磁變溫控器控制柜顯示屏可查看報警信息。

（3）勵磁變冷卻風機加裝施工過程簡單，項目成本小，冷卻效果明顯，且未改變勵磁變柜內原有的結構，未對勵磁變正常運行造成任何影響；風機的啟動方式設有自動和手動兩種，可靠性得到保證。

（4）勵磁變溫控器與冷卻風機實現聯動，提高勵磁變運行可靠性。

5.2 取得的效果

3號機勵磁變改造前后測溫記錄見表3、4所示。

表3 3號勵磁變改造前測溫記錄表 單位：℃

表4 3號勵磁變改造后測溫記錄表 單位：℃

3號機勵磁變運行良好，勵磁變溫控器未出現飄移現象，勵磁變風機動作正常，三相運行溫度通過跟蹤觀察（如表 3、表 4），已明顯下降約 10～20 ℃左右。不論從原理、結構還是實際運行效果來看均優于改造前，大大提高了勵磁變運行可靠性。