關于變壓器冷卻器新型智能控制柜研制的相關研究

陳曙光 胡廣緒

摘 要：變壓器在運行時，會受環境和溫度的影響，而使變壓器的溫度快速上升，最終損耗變壓器，這不僅影響了變壓器的運行安全，而且還縮短了變壓器的使用年限，所以對變壓器冷卻器進行研究是非常有必要的。因此，本文就對變壓器冷卻器新型智能控制柜研制方面進行了深入的研究，以有效提升變壓器的運行安全，延長變壓器使用年限。

關鍵詞：變壓器;冷卻器;智能控制柜

一、變壓器冷卻器的控制形式

如果變壓器的溫度較高，則會嚴重的加快老化、減少使用年限，所以當變壓器的溫度升高時，變壓器的冷卻器應該也隨之增大;當變壓器的溫度下降時，變壓器的冷卻器也應該隨之減小。由此，為讓變壓器的溫度處于一個合理的范圍當中，就需要對不同種類的變壓器實施不同的冷卻形式。一般變壓器冷卻器的控制形式包括兩種，分別為手動和自動。其中，自動控制又分為多種形式，即片式和管式散熱器的冷卻器，它們又被分為風扇電機和油泵電機的電源控制。（1）220kV的強油風冷冷卻器。其自動控制包括三種狀態，即工作狀態、輔助狀態和備用狀態。其控制形式為：如果變壓器的頂層油溫超過了65℃，便會自動開啟輔助冷卻器，以降低溫度，當溫度降到55℃時，就會自動關閉;當變壓器的工作狀態和輔助狀態發生故障時，則變壓器的冷卻器會自動開啟備用狀態，依據當前情況就可手動調整冷卻器的運行狀態，在此期間至少有一組冷卻器會運轉。（2）220kV的強油片式散熱器。此種冷卻器沒有獨立的風扇與油泵，其工作狀態也只有自冷、風冷及強油風冷三種運行形態。其控制形式為：當變壓器的頂層油溫超過55℃時，冷卻器會自動加入風扇;到達65℃時，冷卻器會自動加入油泵。（3）110kV的風冷冷卻器。其控制形式為：當變壓器的頂層油溫超過65℃時，冷卻器會自動加入風扇。不過，為了避免風扇電機頻繁開啟，應該設置在65℃時加入風扇，在至55℃時退出風扇。

二、變壓器冷卻器控制柜具有的缺點

無論什么形式的控制均會存在缺點，主要缺點包括：1.冷卻器的冷卻容量無法持續變化，變化較為單一化，同時還不夠靈活，無法滿足智能化的控制要求。2.冷卻器分組投入或者切除時，會造成設備故障，甚至使變壓器發生跳閘。3.在輔助和備用上的冷卻器加入與退出時， 會導致變壓器的溫度發生局部差異。4.冷卻器的輔助、工作和備用分組的運行時間會發生不均衡的情況。如果冷卻器采用輔助、工作和備用形式進行分組時，因為它們的功能不同會使它們的運行時間也不同。5.冷卻器的輔助、工作和備用運行時間不均衡會導致冷卻器的耗能較大，同時冷卻器的噪音也會變大。6.冷卻器油泵的高速運轉會加重油流靜電情況。尤其是在油循環的大型電力變壓器當中，因為變壓器油流過絕緣紙和絕緣紙板時，會使油流帶靜電，所以也被稱為油流帶電。經過調查能夠發現，油流靜電放電是影響變壓器安全的主要因素;油流速度是影響油流帶電的主要原因。

三、變壓器冷卻器新型智能控制柜

經過上述內容我們可知當前變壓器冷卻器的控制柜存在著很多的缺點。為有效解決這些問題，我們便研發出了PLC和變頻器相融合的XBKP-PB以及XBKF-PB。其中XBKP-PB主要用于片式散熱器;XBKF-PB主要用于強油循環冷卻器。

（一）變壓器冷卻器新型智能控制柜改進內容

首先，將PLC作為冷卻器的控制部分。PLC除CPU之外，還配備了模擬量輸入、輸出的模塊，以及繼電器類輸入和輸出的模塊，同時還與上位機的通訊RS485口相連接。其中，模擬量輸入模塊輸入的是變壓器油面溫度控制器的4-20mA溫度信號;繼電器類輸入模塊輸入的是電源接觸器的輔助觸點、選擇開關接點、各油泵、風扇的開關副接點以及體現風扇運行狀態的變頻器工況信號;繼電器類輸出模塊輸出的是各控制油泵和風扇開關的輸出裝置以及體現冷卻器運行工況的信號;模擬量輸出模塊輸出的是變頻器調節信號。其次，將風機和油泵專用變頻器作為執行設施。因為油泵和風機的控制不同，所以每組冷卻器的油泵和風機需要分別配備一臺變頻器，以按照變壓器與冷卻器的運行狀況，讓PLC對變頻器的輸出頻率展開調整。當變壓器運行時，其負荷會變小或變大，這就會影響到變壓器的損耗情況，此時熱功率也會受到影響而變小或變大，這時就可以借助安裝在變壓器上面的油面溫度控制器來把溫度變化情況反饋至PLC，PLC再經過調節來改變冷卻器上油泵電動機以及風扇電動機的轉速，進而調整冷卻器的冷卻容量，最終使變壓器的溫度保持在合理的范圍之內。不過，需要特別注意變頻器的輸出頻率，上限頻率不可超過風機或油泵的額定工作頻率。如果在運行過程中，某個油泵或者風扇出現故障，則可用PLC來調節變頻器的輸出頻率，使整個冷卻器的功率不變，直到故障消除。

（二）變壓器冷卻器新型智能控制柜的優點

變壓器冷卻器控制柜通過改進之后，具有了很多的優點，主要包括：1.充分滿足了智能控制的要求，能夠自動的適應和跟隨無級調速。2.可以平滑啟動，避免了開啟時沖擊電流以及油流的涌動，確保了變壓器的安全穩定運行。3.延長了冷卻器的使用年限，并減少了維修的成本。4.改變了變壓器油溫的不均衡現象，并降低了油流靜電事故發生的概率。5.節能減耗效果顯著。6.顯著降低噪音污染。7.非常利于今后的發展和控制效果。

四、總結

通過以上內容我們可知由于智能技術、計算機技術以及自動控制技術的快速發展，使得當前的技術變得越來越先進，尤其是智能控制技術已成為未來的發展主要形勢。而變頻調速技術屬于目前完善工藝流程、提升產品效率和加快技術發展的主要方式，所以應用PLC與變頻器技術的變壓器冷卻器新型智能控制柜必然會被大量應用，成為今后的主要發展趨勢。

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