巖灘公司主變冷卻器控制系統優化

大唐巖灘水力發電有限責任公司 方顯能

巖灘公司共有6臺500kV 主變，容量360000 kVA，額定電壓525/15.75kV，每臺主變配有5臺防堵型雙重強迫油循環水冷卻器，型號為YSPG-315，采用是Modicon TSX37系列可編程LPC 控制器控制[1]。冷卻器采用動力油內循環，自流水外循環。5臺冷卻器按特定的邏輯進行自動控制，并分組運行，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，極易引起機組非停事故，嚴重影響到機組的安全運行，造成較大的經濟損失和社會影響。

因此，有必要對主變冷卻器控制系統控制邏輯進行分析，并優化控制邏輯，既保證主變的安全運行，又避免因主變冷卻器組全停造成機組非停事故。通過優化冷卻器控制邏輯，一是確保冷卻器一直處于理想工況，二是故障時自動倒換冷卻器并發出信號，三是符合條件時向監控系統發出冷卻器全停出口信號，協同監控系統對機組進行控制，有效防止機組非停，提高機組安全可靠性。

1 主變冷卻器組工作原理

巖灘公司共有6臺主變，每個主變有5個冷卻器組，每個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個冷卻器組按照設定的邏輯關系進行冷卻工作。主變冷卻器組工作原理如圖1。油泵強制把主變上部的絕緣油抽入冷卻器組中的油管，經冷卻器后回流進主變的底部。冷卻水自流進入冷卻器組中的水管，經冷卻器后排至尾水。在冷卻器組中，油流與水流相向流動，油與水進行熱量交換，起到冷卻主變的作用。

2 主變冷卻器控制系統存在的問題及原因分析

由于主變冷卻器控制系統的PLC 故障引起冷卻器組全停，造成機組非停。根據GB/T6451--2015《油浸式電力變壓器技術參數和要求》[2]，強油風冷及強油水冷變壓器，在冷卻器系統發生故障致使冷卻器全停時，額定負載下允許運行20min；油面溫度未達到75℃時，允許上升到75℃，但冷卻器全停后最長運行時間不超過1h[3]。主變冷卻器控制系統的PLC 故障時，開出機組跳閘信號工作原理如圖2。

圖2 PLC 故障開出機組跳閘信號原理圖

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

3 用于主變冷卻器控制PLC 故障控制回路優化

主變冷卻器控制PLC 故障控制回路優化原理如圖3所示，其中虛線框內為優化的新增功能：在發生PLC 故障時，通過常閉接點[4]，自動啟動3臺油泵（根據季節可啟動多臺），確保主變油溫正常，為處理PLC 故障爭取更多時間；為了防止延時器到時產生跳閘信號，需要人工退出“冷卻器全停跳閘”壓板，防止機組非停；結合控制回路優化后的情況，針對主變冷卻器控制PLC 故障應立即處理，并在4小時間內修復，否則應采取其他必要措施。

圖3 主變冷卻器控制PLC 故障控制回路優化原理圖

實施效果：在大唐巖灘水力發電有限責任公司的6臺主變冷卻器控制系統都實施了以上優化，已正常投運2年多。2020年4月10日13:05，1號主變冷卻器控制系統PLC 故障，2020年8月3日20:17，5號主變冷卻器控制系統PLC 故障，優化后的主變冷卻器控制系統有效防止了因PLC 故障引起冷卻器全停的機組非停2次，經濟效益和社會效益較大。

綜上，本文通過采用常閉接點在發生PLC 故障時自動啟動多臺油泵，確保主變油溫正常。該優化方案主要優點是為處理PLC 故障爭取了時間，并有效防止發生機組非停。為其他水電廠類似的主變冷卻器控制系統優化提出一種有效的解決方案，具有一定的參考價值。