淺析豐滿重建工程智能變壓器冷卻器的應用與調試

白錦

[摘? ? 要]電力系統由發電、變電、輸電、配電、用電等環節組成，其中變壓器是一個十分重要的元件，它的安全運行對電力系統起著十分重要的作用。變壓器在運行過程中，繞組中的銅耗和鐵芯中的鐵耗都轉變為熱能，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風冷、強迫油循環風冷和強迫油循環水冷三種冷卻方式，其中絕大部分采用自然油循環風冷和強迫油循環風冷冷卻方式。變壓器風冷智能控制柜就是針對著三種冷卻方式而設計的智能型控制柜。

[關鍵詞]冷卻器;報警;變壓器;試驗;控制模式

[中圖分類號]TM403.9 [文獻標志碼]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，聯接組標號YNd11，短路阻抗15 %，中性點接地方式為直接接地，主變冷卻器選用風冷冷卻器，冷卻器在機組開機同期合閘成功后自動啟動，通過負荷、油溫來控制備用冷卻器的投入與退出。經調試發現，變壓器在冬季運行時，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，在運行過程中可能會出現冷卻器全停跳機的危險。因此，冬季運行需退掉油流繼電器的干節點，經提議廠家設計經硬壓板控制是否采集油流節點反饋，并應用于現場冷卻器控制柜中。

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，觸摸屏作為人機界面，交流接觸器或無觸點開關作為功率執行元件，斷路器、相序缺相繼電器作為保護元件，通過觸摸屏設置運行參數，根據變壓器頂層油溫和運行負荷信號投入和退出相應模式的冷卻器，將運行中的故障信息通過通信口和故障接點遠傳，同時將信息整理存儲于觸摸屏，可借助“報警記錄”選項查明具體的故障時間、故障內容，也可定時自動輪換工作電源和冷卻器運行模式。實現了控制自動化、狀態信息化、顯示與操作人性化。

2 系統功能

2.1 冷卻器工作電源監控投切及定時輪換

（1）系統采用兩路站用變低壓側相互獨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）對工作電源進行失電、短路、缺相監測。當Ⅰ段或Ⅱ段電源發生故障，備用電源自動投入，同時“Ⅰ電源故障”或“Ⅱ電源故障”指示燈亮并發出“Ⅰ電源故障”或“Ⅱ電源故障”的遠方信號，觸摸屏顯示故障內容。故障修復后自動解除報警，同時保存故障記錄。

（4）正常工作時，為了更好地保護進線電源，Ⅰ、Ⅱ段電源的主備用切換由觸摸屏設置，循環周期經PLC控制實現，切換周期用戶可自行設置，一般出廠設置為30 d，當PLC故障時，可手動實現切換。系統工作原理如圖1所示。

2.2 按變壓器運行狀態啟停冷卻器

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

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

2.3 備用冷卻器投入

冷卻器運行過程中，如果“工作”或“輔助”狀態的冷卻器在任何一組發生故障時，處于“備用”狀態的冷卻器會投入運行，同時發出“冷卻器故障”的遠方信號，就近顯示故障內容。修復故障后，“備用”狀態冷卻器退出運行，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

當變壓器運行時，Ⅰ、Ⅱ段電源消失或所有冷卻器都未運行，此時發出“冷卻器全停故障”故障報警和遠方信號的同時，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，發出跳閘信號;當主變上層油溫低于75 ℃時，60min后發出跳閘信號。

2.5 冷卻器模式定時輪換

將冷卻器工作狀態分為“工作”“輔助”“停止”“備用”4種模式。能夠實現冷卻器的分時逐臺投入的策略，避免同時投入多組冷卻器，為此設計了冷卻器運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象。按照觸摸屏設置的時間，自動輪換冷卻器運行模式。

2.6 故障告警

當冷卻器控制柜檢測到故障時會發出告警信號：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

觸摸屏完成參數設置功能之外還可以記錄故障報警發生的具體內容，如故障報警發生時間，故障報警恢復時間，故障報警內容，通過觸摸屏下拉滑塊查詢。

2.8 柜內溫濕度自動控制

柜內安裝了JY-TW3型溫濕度控制器、電加熱器及軸流風機，根據柜內的環境溫度和濕度自動調節柜內濕度和溫度。

2.9 觸摸屏

觸摸屏安裝于箱體內門面板，通過通信與PLC連接。可在顯示畫面查閱系統相關的運行狀態信息和詳細的故障信息，并進行參數設置。

3 工作模式及實現

裝置有3種控制模式：手動（控制開關點對點控制）、自動（PLC智能自適應控制）、遠方控制（DCS開關量點對點控制或通信循環方式控制）。

3.1 手動控制模式

在手動模式下，需要工作人員在現場進行操作，通過內門轉換開關設置冷卻器運行狀態。此時冷卻器的工作狀態不受變壓器負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行人員檢修時或采取應急措施時設置。

3.2 自動控制模式

在自動模式下，通過PLC及觸摸屏預設相應工作程序設定冷卻器的運行模式、冷卻器全停延時跳閘時間、電源自動輪換時間和冷卻器運行模式輪換時間，還可以靈活設置冷卻器為“工作”“輔助”“備用”“停止”4種運行模式，以達到最優控制和延長設備使用壽命的目的。

控制柜利用PLC可編程邏輯控制技術，在裝置運行過程中，通過檢測變壓器上層油溫、變壓器繞溫、變壓器負荷的變化、變壓器三側開關位置信號、油流繼電器信號、轉換開關位置信號以及所有設備的運行和故障情況，并根據控制策略隨時調節，實現了雙電源切換和冷卻器自動投入和切換的智能化，實現進線電源故障告警、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。以達到變壓器的最佳冷卻和智能冷卻，并且實現節能的目的。

當PLC發生故障時，通過多路延時模塊逐臺延時啟動冷卻器使其自動運行并發出告警信號。

3.3 遠方控制模式

在遠方控制模式下，遠方控制室可以監測每組冷卻器的運行情況，并可以遠方啟動、停止相對應冷卻器。

3.4 自動溫濕度控制

為了保證控制柜內部溫濕度環境，柜體內加裝了自動溫濕度控制器，可以根據設置自動調節柜內溫度和濕度，避免由于低溫、高溫或潮濕等因素造成柜內電器元件損壞從而影響整個系統的運行。

3.5 照明控制

當柜門打開時，自動啟動照明回路，照明燈亮，關上柜門后，照明燈自動熄滅。

4 電氣操作與調試

4.1 接線

控制柜內部線路廠家在出廠時已全部接通調試完成，外接電源、油泵風機電機電源、運行報警信號及DCS控制信號的連接，由調試人員按照控制柜內標識及接線圖紙接線。

（1）接線確保正確，檢查各電源回路有無短路、斷路現象。

（2）各接線確保牢固。

（3）各接地線需牢靠搭接。

4.2 投運操作步驟

4.2.1 手動投運

（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，所有開關都處于關狀態。

（2）檢查兩路主電源及控制電源已送至控制箱。

（3）將變壓器聯鎖投入轉換開關HKK切至“試驗”位置，電源選擇轉換開關KK切至“停止”位置;手自動選擇轉換開關KK1～KKn切至“停止”位置，用萬用表檢測引自現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，如果不正確則檢查控制電源進線回路。

（4）用萬用表檢測各風機、油泵電機相間和對地電阻，確保電機不存在相間或對地短路，如果檢查無誤合上各風機油泵回路斷路器。

（5）電源轉換開關KK切換至“I電源”或“II電源”位置，查看面板電源運行指示燈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換開關KK1～KKn逐個切至“工作”位置，啟動相應冷卻器組，然后再將其逐個切至“停止”位置，退出相應冷卻器組，查看各組冷卻器是否能夠正常工作。

4.2.2 自動投運

（1）如手動投運無問題，可將控制電源斷路器打至閉合狀態。

（2）檢查PLC模塊“RUN”綠燈狀態，如果點亮表明PLC已進入運行狀態，此時可進行自動運行設置。

（3）將電源選擇轉換開關KK切至“自動”位置。

（4）變壓器聯鎖投入轉換開關HKK切至“工作”位置，就地/遠方轉換開關切換至“就地”位置。

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

4.2.3 遠方投運

（1）冷卻器自動投運正常后，將就地/遠方轉換開關切換至“遠方”位置，變壓器聯鎖投入轉換開關HKK及各組冷卻器手自動選擇轉換開關KK1-KKn仍設為“自動”位置，此時冷卻器處于DCS控制。

（2）在DCS系統點擊相對應冷卻器啟停按鈕，可啟停對應冷卻器。注意冷卻器處于遠方控制時，不受觸摸屏設置參數影響。

4.2.4 加熱照明投運

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

（2）通過面板除潮通風轉換開關選擇控制柜內加熱器、風機手動運行或自動運行狀態。

（3）柜內照明等通過門沿上行程開關控制，門打開時照明燈自動亮。

刀閘禁止帶負荷操作：當風冷控制柜投入運行時，母聯刀閘禁止帶負荷操作，以免發生傷亡事故。

系統狀態設定：系統自動運行時，必須將變壓器聯鎖投入轉換開關HKK切至“工作”位置，否則將影響變壓器的安全運行。

刀閘必須合到位：當風冷控制柜投入運行時，母聯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行。接地線和設備接地附件可靠搭接。

5 檢修與維護

5.1 維護保養

（1）本控制柜對環境適應能力強，但如果條件允許，定期清理柜內塵土，保證運行環境。

（2）觸摸屏為可編程控制器的人機界面，可直接反映設備的工作狀況，對冷卻器運行模式進行分配，對冷卻器全停延時跳閘時間進行設置，對冷卻器運行模式自動轉換時間進行設置，對一電源和二電源自動輪換時間進行設置，觸摸屏內部存儲與設備運行有關的參數，所以觸摸屏的斷電不影響PLC的正常工作;可根據實際情況調整“工作”“輔助”“備用”“停止”冷卻器數量，保證資源分配合理。

（3）維護I段或II段電源的主交流接觸器;可在主變運行時進行，此時檢修人員可以通過拉開聯絡刀閘（刀閘不允許帶負荷拉開）手動指定I段或II段電源工作，來實現部分冷卻器的運行及柜內冷卻器控制回路的維護檢修工作。

（4）維護各冷卻器回路接觸器;斷開需維護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致所有的冷卻器全停。

5.2 故障排除方法

系統日常維護簡單，運行人員只要在主控室檢測其狀態信號即可，系統實時對自身及外圍潛在故障進行檢測和判斷。設備運行時如發出遠方故障信號，系統常見故障檢測和處理辦法見表1。

6 結語

電氣安裝施工過程中，變壓器的調試是確保安全運行的重要保障。結合在豐滿重建工程中的安裝情況，應采用科學合理的調試方法開展檢測，保障變壓器的正常運行，應用該項智能控制系統，可以實現遠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定，對變壓器整個冷卻系統實現最優控制，達到節能和延長散熱器使用壽命的目的。

參考文獻

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