水口水电厂主变冷却器控制系统改造.docx

水口水电厂主变冷却器控制系统改造张毅 王强( 水口发电有限公司, 福建 闽清 350800)摘要: 针对主变冷却器常规控制系统的缺点, 提出用可编程控制器( plc ) 对冷却器进行控制的改造思路, 总结了改造过程中所解决的技术问题分析了改造的效果。 关键词: 主变; 冷却器; 控制系统; plc中图分类号: tm741文献标识码: b文章编号: 1006- 0170 ( 2006 ) 02- 0058- 03水口水电厂装机容量7200 mw, 7 台主变压器均采用odaf方式冷却, 冷却器由常规机床型继电 器控制, 投产至今已发生多次由于冷却器故障导致 主变被迫停运的事故。为了防止故障扩大, 提高主变 冷却器二次控制系统的可靠性, 保证变压器安全运 行, 决定对主变冷却器系统进行改造。本文介绍原冷 却器控制系统控制原理、存在问题, 改进思路, 并总 结改造过程中所解决的技术问题、分析改造效果。变的安全运行。( 3) 二次回路设计不合理 , 如 冷 却 器 的 冷 却 器 启动的控制接点设计在零线回路, 经常由于油流 继电器接地导致备用冷却器自动启动; 冷却器全 停信号回路设计为全停跳闸出口才发冷却器全停 信 号 , 而 不 是 冷 却 器 全 停, 马 上 就 发 信 号 , 使 运 行 人 员 有10 min 左 右 的 跳 闸 延 时 时 间 对 冷 却 器 故 障 进行处理。( 4) 随着继电器产品的更新换代, 原来的机床 型继电器已不生产, 备品备件已无法保证。1原冷却器控制系统的工作方式和存在问题1.1工作方式每台主变均配4组冷却器, 每组冷却器有3台风 扇和1台潜油泵。每组冷却器可以在“主用”、“辅用”、 “备用”、“停用”4种方式下工作。正常时两组冷却器 以“主用”方式工作; 另外两组, 一组投“备用”, 一组 投“辅用”。当主变油温超过一定值时“辅用”冷却器 投入运行; 当“主用”冷却器故障时, “备用”冷却器投 入运行并发“冷却器故障”信号。冷却器动力电源由 两路供电, 互相之间可以自动切换。4组冷却器的运 行方式每星期人为切换1次。1.2存在问题( 1) 现有主变冷却器的控制柜安装在主变平台, 而平台夹在大坝和发电厂房之间, 温度高通风条件 不好, 常年温差大, 超出了二次控制元器件的正常工 作范围, 加剧了元器件的老化, 元器件故障率非常 高, 每年都必须对所有元器件进行一次更换, 导致维 护工作量大。( 2) 元器件采用机床电器产品, 质量不可靠, 经 常发生继电器接点接触不良使电源回路无法实现自 动切换, 导致全部冷却器失电等故障, 严重影响了主2改造方案的确定经过调查研究, 提出了两种方案, 方案一是主变冷却器的二次控制采用可编程控制器(plc)控制。方 案二是保持原有二次控制系统, 将机床元件更换为 新型继电器。对上述两种方案逐一进行了分析、论证, 具体见 附表。方案一虽然价格较高, 但是改造后的效果以及 可靠性、扩展性等都大大优于方案二, 因此决定采用 方案一进行冷却器控制系统的改造。改造中解决的技术问题3新的主变冷却器控制系统由1 个冷却器plc控制柜和4个冷却器分控箱组成; plc控制柜包括plc 装置、控制把手、交流动力接触器, 分控箱包括每组 冷却器的接触器和热继电器。冷却器控制原理不变 仍由程序实现。在元器件的选择上, 优先选用进口或 国产优质产品; 在设计和布置上, 充分考虑各方面的 因素, 确保冷却器控制系统的可靠运行。3.1 工作地点选择原主变冷却器控制柜露天装设在主变本体旁, 环境温度- 5 60 , 不利于plc装置的正常运行。 而附近封闭母线室的环境温度范围在15 35 , 工作环境良好, 将 plc控制柜放在此处, 既可保证体分控箱之间的连续性。因此选择plc控制柜放在封闭母线室。3.2动力电源的定期或自动切换为了减轻运行人员的工作量, 采取由plc装置控制实现每月一次的定期电源切换, 同时还能实现失压自动切换功能, 具体回路见图1, 其中ka6、ka7plc的安全可靠运行,又保证了控制柜与冷却器本图1 动力电源自动切换图由plc控制。3.3 可靠的工作电源plc装置电源模块可由24 v48 v dc直 流 电 源 供 电 。 为 提 高 plc装置的运行可靠性, 采用冷却 系 统 两 路220 v交 流 电 源 经 整 流 器整流滤波为24 v后经二极管输 出 , 组 成 高 可 靠 性 的24 v dc电 源, 供plc装置电源模块使用。具 体接线如图2。图2 plc电源示意图- 59 -3.4报警输出信号为保证主变冷却器plc控制系统在故障时能及 时、可靠地发出报警信号, 在故障报警回路的设计上 采取了硬接点回路和软件通讯相结合的方法。3.4.1硬接点报警回路 硬接点报警回路包括“冷却器交流电源丢失”事故报警回路,“冷却器故障”信号报警回路。其报警条 件分别如下:( 1) “冷却器交流电源丢失”事故报警回路在冷却器两组交流电源均丢失的情况下, 0 s向中控发出 报警信号提醒运行人员迅速进行处理。( 2) “冷却器故障”信号报警回路包括任一组冷 却器故障及plc装置故障, 该回路动作时可向中控发出故障报警信号,特别是plc装置故障还同时启动主变的所有冷却器, 以确保plc装置本身故障不影响主变的正常运行。具体接线如图3。图3 常规报警回路图3.4.2软件通信报警冷却器plc控制系统中各个空开、中间继电器、 交流接触器、热继电器、油流继电器的动作情况和通 信故障等均可在监控系统进行监视。通过软件通信 报警使值班人员能即时了解主变冷却器系统这些设 备的运行状况, 判断故障点, 迅速作出故障处理, 提 高了主变运行的可靠性。3.5与中控互联为提高自动化水平, 保证远方对主变冷却器的 监视和控制, 每台plc装置都由网卡连接至分支器, 再通过分支器将#17主变的plc装置逐个连通, 最后 在#1主变处通过光纤连至中控室, 与中控室的监控 系统互联。主变冷却器plc与监控系统联网后, 运行 人员可以在中控室对主变冷却器的运行状态进行监 控。3.6冬夏季运行方式由于冬季和夏季温度相差较大, 为提高经济性, 设 计了“冬夏季切换”功能, 在冬季投入该功能后, 冷却器 的运行方式变为1组“工作”, 1组“备用”, 2组“辅用”。功能完善。系统能根据主变负荷进行冷却器的启动和停止控制, 其运行方式除了按主变油温自动调节 外, 还自动执行定时逐台循环切换和冬/夏季运行方 式。当冷却器在运行中出现故障,装置还能自动进行 “工作”、“备用”状态的切换。所有的操作基本不要运 行人员进行, 减轻了运行人员的劳动强度。系统控制4组冷却器轮换运行, 顺序比较合理, 运行时间基本 相等, 提高了电动机、风扇等设备的寿命。经过一年多时间的运行, 新冷却器控制系统基 本没有缺陷, 极大减轻了检修人员的维护工作量。同 时主变冷却器控制plc与监控系统的联网, 使冷却 器的控制和监视均纳入监控系统, 使运行人员对全 厂设备的监控没有盲区, 提高了电厂的自动化水平。5结语水口水电厂的7 台主变冷却器控制系统由常规控制改