变压器强油风冷冷却器控制系统启停回路改造

1、变压器强油风冷冷却器控制系统启停回路改造作者：文长生来源：科技资讯2011年第7期文长生(华电云南以礼河发电厂云南会泽654200)摘要:该文通过对以礼河发电厂设备整治改造五年规划中对主变压器冷却器的现场改造调试经验,通过统计对比传统设计变压器强油风冷冷却器控制系统变压器的多年运行温度。注重在设备改造中,既能满足变压器的技术要求和现场安全要求,又要达到科学合理、技术先进、安全可靠,降耗节能,提高变压器运行效率为目的。提出了变压器强油风冷冷却器控制系统启停回路改造思路,并进行了实施,取得了较好的效果,以供同行参考借鉴。关键词:变压器冷却器强油循环风冷参考借鉴中图分类号:TM5文献标识码:A文章编

2、号：1672-3791(2011)03(a)-0118-02主变压器是水电厂三大设备之一,其主要功能是输送交流电能。由于变压器的铜损和铁损消耗的能量绝大部分都转化为热量,造成了变压器绕组及铁芯温度升高,而变压器的运行效率、绝缘寿命和温度又有着密切相关，根据运行经验表明，变压器绕组的绝缘在98C以下使用时，变压器的正常寿命约为2030年。规定绕组的最高允许温度为98C，则变压器的负荷能力为得到充分利用，如不规定最高允许温度，变压器有可能达不到正常预期寿命。根据运行要求，在一段时间内容许变压器绕组的温度大于98C，在另一段时间里使绕组的温度低于98C，只要使变压器在高温时多损耗的寿命与低温时少损耗

3、的寿命相补偿，则变压器的预期寿命可以和恒温98C运行时等值。大型变压器为了提高容量、减少体积、重量和材料消耗大多会采用强迫油循环导向风冷方式，这种冷却方式采用的是油泵导向强迫加速热点油循环，经风冷散热器使变压器冷却效果提高按照变压器运行规程的相关规定，为防止变压器油劣化过速，上层油温一般不宜经常超过85C，多数变压器因此设有过温保护，当温度达到设定值就会跳闸。一旦变压器因油温过高导致绝缘损坏事故或过温跳闸，就会给系统的正常供电和安全运行带来严重的影响，因此，变压器冷却装置的可靠运行对于变压器的正常工作异常重要。为了增强冷却系统的可靠性进而提高变压器的安全运行性能，往往采用多组冷却器分别控制的设

4、计方案，当某一组冷却器故障时不影响其他冷却器的运行，使得变压器能够最大程度上得到冷却。分组的另外一个好处是运行检修灵活，冷却器一般分成412组，可以根据负荷及油面温度来确定投入的组数，在低温及低负荷时投入较少冷却器，以免导致能源及冷却器寿命的浪费，在高温及高负荷时投入较多组冷却器以及时降低主变温度。目前，大型变压器的冷却一般采用强迫油循环风冷却方式，并广泛采用了强油循环强风冷却器这类变压器的主要附件，虽经各生产厂家多年来的多次改进，但是在实际运行维护过程中发现，冷却器控制系统的设计仍存在着一些不足。若不及时对该控制系统进行改造，就会影响变压器的经济运行，增大能耗，和国家节能减排的大政方针相左。

5、华电云南以礼河发电厂220kV主变冷却器自动控制系统沈阳沈变变压器组件制造厂设计、生产，采用西门子公司PLC（可编程序控制器）作为冷却器的控制核心。其任务是根据要求设定冷却器的工作状态,自动控制冷却器的投入、运行或停机,防止风机及油泵的烧损,当风机或油泵发生故障，变压器顶层油温升高或过高以及电源故障时，冷却器发出告警信号，并与变压器非电量保护装置DGT801F配合以便切除变压器。通过2010年我厂对220kV主变强油循环风冷冷却器控制系统XKPLCFP-5/N的启停回路进行改造，经过现场调试及一年来的运行经验与理论学习，总结出一些经验，以供同行参考借鉴。系统功能按照强油循环风冷变压器风冷系统运

6、行要求，装置具有以下功能。能够完成原冷却控制装置的所有功能。以变压器负荷电流、顶层油温为依据，实现变压器冷却器组分组投切，确保主变运行中的油温控制。根据每组冷却器的累积运行时间由PLC程序控制，均衡分配运行时间，使冷却器组循环运行变压器超温、冷却器全停与主变DGT801F保护相配合出口，并发出报警信号。冷却器的控制部分冷却器的控制方式有手动和自动两种，自动控制为可编程控制。冷却器的油泵电机和风扇电机设有过负荷、短路及断相保护，以保证电动机的安全运行;通过SC转换开关的选择实现冷却器的自动或手动运行状态。（1）工作冷却器的投退，当变压器投入或退出运行时，在自动状态下设定为“工作”的冷却器组依靠P

7、LC的运行程序（梯形图）实现周期轮换制工作，一般设定15天为一个周期。在每一个运行周期内都有两组冷却器正常工作及一组辅助和一组备用。（2）辅助冷却器是依靠主变过负荷及油温情况通过PLC的运行程序（梯形图）自动投入运行。当变压器上层油温达到温度设定值或变压器负荷电流达到额定值的2/3以上时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组自动投入运行，当变压器上层油温低于温度设定值或变压器负荷电流低于额定值的2/3以下时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组自动停止运行。（3）备用冷却器是根据工作、辅助冷却器故障情况通过PLC的运行程序（梯形图）自动投入运行，并发出冷却器故障信号。每轮换一次周期时发出一个信

8、号（该信号时间为1min）,通知运行人员以进入下一个运行周期。这样可以充分发挥冷却器的使用寿命。轮换周期的时间一般为15天（轮换周期的时间也可按要求自行设定）。（4）冷却器在手动状态下，没有辅助、备用冷却器。冷却器的电气原理图如图1所示。di巴昌丄ifa-ih3存在的不足及改进方案对于工作冷却器，当变压器投入或退出运行时,在自动状态下设定为“工作”的冷却器组依靠PLC的运行程序(梯形图)实现周期轮换制工作，一般设定15天为一个周期。在每一个运行周期内都有两组冷却器正常工作及一组辅助和一组备用。以厂变压器工作在年平均气温20C以下，经过多年的统计，这样的运行方式，以厂220kV主变压器的上层油温

9、一般在25C30C左右，即使在夏季高温时，也就在55C左右，冬季在18C左右，从运行温度我们可以看出，影响变压器的经济运行，增大能耗,和国家节能减排的大政方针相左。新的启停回路对油泵电机和风扇电机分别控制，当变压器投入运行时,在自动状态下设定为“工作”的冷却器组自动投入油泵运行，将变压器油循环起来，以防止变压器内部局部过热。当变压器上层油温达到温度设定值(60C)或变压器负荷电流达到额定值的2/3以上时，在自动状态下设定为“工作”的冷却器组自动投入风机运行，当变压器上层油温低于温度设定值(55C)或变压器负荷电流低于额定值的2/3以下时，在自动状态下设定为“工作”的冷却器组风机自动停止运行。对

10、于辅助辅助冷却器，当变压器上层油温达到温度设定值或变压器负荷电流达到额定值的2/3以上时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组自动投入运行，当变压器上层油温低于温度设定值或变压器负荷电流低于额定值的2/3以下时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组自动停止运行。以厂220kV变压器冷却器组的启动温度是60C停止温度是55C，从工作冷却器组的投入我们可以看出，由温度启动的辅助冷却器组是不会启动的，因为其运行温度在45C以下。而当变压器负荷电流达到额定值的2/3以上时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组又自动投入运行，此时投入的辅助冷却器,对主变压器的油温的影响已经是很小的了。反而却增加了能耗，

11、降低了设备的使用寿命。新启停回路采用当变压器上层油温达到温度设定值(65C)时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组自动投入油泵及风机运行，当变压器上层油温低于温度设定值(60C)时，在自动状态下设定为“辅助”的冷却器组自动投入退出运行。对于备用冷却器依是根据工作、辅助冷却器故障情况通过PLC的运行程序(梯形图)自动投入运行，并发出冷却器故障信号。改进后的冷却器电气原理图如图2所示。从改造后的接线图我们可以看出，每组冷却器怎加了一只接触器和一根电缆，改造成本低，接线简单。而PLC程序为梯形图编程，简单易学，现场调试方便。4结语对沈阳沈变变压器组件制造厂设计、生产的XKPLCFP-5/N型冷却器总控制箱在以厂现场运行中所存在的不足进行了分析，并提出了改造方案，其改造原理简单，投资较