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      某電廠主變冷卻控制系統(tǒng)PLC程序的完善

      2014-06-25 02:51:00金文俊陳熙平
      電氣傳動自動化 2014年5期
      關(guān)鍵詞:油流水流量冷卻器

      張 偉,金文俊,陳熙平,曹 鋼

      (錦屏水力發(fā)電廠,四川 西昌615000)

      1 引言

      某水力發(fā)電廠包括一級、二級水電站,總裝機(jī)容量840 萬kW,是雅礱江流域中下游開發(fā)的龍頭電站。電站以500kV 電壓等級接入電力系統(tǒng)。其中二級水電站于2012年12月31 號并網(wǎng)發(fā)電。

      2 機(jī)組調(diào)試及運行期間出現(xiàn)的問題

      2.1 水流低導(dǎo)致冷卻器全停

      2012年10月29日,二級水電站進(jìn)行#1 發(fā)電機(jī)帶主變、廠高變及開關(guān)站GIS 高壓配電裝置升壓試驗,合上主變高壓側(cè)中開關(guān)5012、邊開關(guān)5013,即主變“空載”運行。當(dāng)機(jī)組開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速,帶GIS 第二串進(jìn)行升流試驗時,#1 發(fā)變組非電量保護(hù)柜報“主變冷卻器全停跳閘”信號,對現(xiàn)場進(jìn)行檢查,#1 主變A、B、C 三相4 臺冷卻器均停運,盤柜控制面板上冷卻器“故障”指示燈、“備用冷卻器投入”、“備用冷卻器故障”、“油流中斷”等指示燈點亮。檢查A、B、C 三相所有冷卻器水流量正常,控制盤柜內(nèi)空氣開關(guān)均無跳閘,運行人員將主用冷卻器控制把手SA5 切至“手動”啟動正常后,再切至“程控”位置,主用油泵自動啟動運行正常,依次操作A、B、C 三相冷卻器油泵后,均運行正常。此次全停事件一直未查找原因,直到相同事件在#1、#2 機(jī)組投入運行后多次發(fā)生后,原因才逐漸查明。

      該二級水電站在#1、#2 主變報出多次冷卻器全停信號后,根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)報警及現(xiàn)地報警指示燈,判定為冷卻水流量異常而引起。在計算機(jī)后臺取得#1、#2 主變在不同運行方式下的水壓、水流量等相關(guān)數(shù)據(jù),如表1所示。

      表1 #1、#2 主變冷卻水水壓、流量

      #1、#2 主變冷卻器系統(tǒng)采用同樣的配置,在負(fù)載情況下分析,#1 主變?nèi)嗬鋮s水流量均小于#2主變,進(jìn)口水壓大于#2 主變冷卻器,其水壓、水流量均較為平衡,再對照現(xiàn)場流量計顯示值,判斷其數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn),#1 機(jī)組技術(shù)供水管路濾水器有輕微堵塞,因此水流量要略小于#2 主變。

      每臺冷卻器水管路均安裝一個Eletta V1-FSS 65 型號水流計,該流量計刻度×9.6m3/h,其流量低定值最小可調(diào)為9.6m3/h。通過表1可以看出主變在負(fù)載運行時,技術(shù)供水泵提供的水流量平均為128/4=27m3/h,大于水流量低定值,即可以正常運行。當(dāng)主變在空載運行時,每臺冷卻器空載冷卻水水流平均為22/4=5.5m3/h,小于水流低定值,則流量信號不能送至冷卻器PLC 控制系統(tǒng),“空載”狀態(tài)下4 臺冷卻器均因“水流中斷信號”依次被切除后報“冷卻器全停報警”信號。

      2.2 水流恢復(fù)正常后冷卻器不能自動運行

      2013年1月12日下午保護(hù)班人員巡檢時,發(fā)現(xiàn)#2 主變B 相冷卻柜控制面板上指示燈點亮如下:#4 冷卻油泵“故障”,#3 冷卻油泵“運行”、“備用泵啟動”、“水流中斷”、“油流中斷”。冷卻系統(tǒng)水流計情況如表2所示。

      表2 冷卻系統(tǒng)水流計情況

      經(jīng)過分析與討論,一致認(rèn)為#4 冷卻油泵故障的原因是“水流中斷”,該“水流中斷”的可能性有兩種:①冷卻水管路堵塞;②#4 水流計損壞。后經(jīng)水流計讀數(shù)分析,總水流流量約等于#1-#3 冷卻泵水流流量之和,故認(rèn)為第一種可能性較大。拆下濾網(wǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)堵塞情況比較嚴(yán)重,如圖1所示。

      將該濾網(wǎng)進(jìn)行清洗后回裝,開啟#4 水流計表前閥和表后閥,#4 水流計水壓顯示正常?!八髦袛唷睙袅⒖滔?,但“油流故障”、#4 冷卻水泵“故障”燈并未熄滅,手動將#4 油泵切至“停止”后,“備用泵啟動”、“水流中斷”、“油流中斷”、#4 冷卻油泵“故障”指示燈均熄滅,#3 冷卻油泵停止運行,再將#4 冷卻油泵切至“程控”位置,10s 后,#4 油泵自動啟動。

      圖1 冷卻器濾網(wǎng)

      當(dāng)機(jī)組開機(jī)令給出后,機(jī)組技術(shù)供水泵啟動,冷卻器“水流中斷”信號復(fù)歸,冷卻器油泵應(yīng)當(dāng)自動啟動,但實際上油泵沒有自啟動,在“冷卻器全停報警”信號給出1 個小時后,報出“冷卻器全停跳閘”信號。經(jīng)過檢查現(xiàn)場與PLC 程序,確定原因為冷卻器因“水流中斷”被切除后又報出“油流中斷”信號,在水流恢復(fù)正常后,“油流中斷”信號阻止了冷卻器再次的啟動。

      3 PLC 程序的修改和完善

      根據(jù)主變廠家試驗報告,二級水電站單相變壓器空載運行時,空載損耗小于85kW。在單個冷卻器的水流量不小于5m3/h,冷卻器進(jìn)水口溫度不變的情況下,單個冷卻器的冷卻容量為110kW。通過需要的冷卻器臺數(shù)如下:

      可見,每臺單相變啟動一個冷卻器即可滿足變壓器正??蛰d工況下的長期運行要求。而且PLC 程序設(shè)定上,若此時有其他因素導(dǎo)致變壓器油溫升高,水冷卻器控制系統(tǒng)將按油面溫度啟/停其輔助冷卻器,確保變壓器本體的散熱。

      因此,針對冷卻器水流量偏低引起水流量計報警問題,可以在變壓器空載工況下對水流報警作特殊處理,即從監(jiān)控系統(tǒng)引入一對主變空載信號接點(KZ 信號接點)至主變冷卻器控制系統(tǒng),當(dāng)主變空載運行時,PLC 接收該開入信號,不再判“水流中斷”,PLC 邏輯如圖2所示(以#1 冷卻器為例,下同)。

      圖2 “水流中斷”修改后判斷邏輯

      同時,技術(shù)供水泵及空載泵控制盤柜中也通過PLC 程序設(shè)定:如果主變空載泵出口流量低于65m3/3h,或三相中任一相冷卻水流量低于20m3/3h,則啟動備用空載泵,備用空載泵啟動后流量仍然低于設(shè)定值,則啟動機(jī)組技術(shù)供水泵,確保主變在空載情況下,冷卻水流量滿足空載損耗的冷卻要求。

      對“油流中斷”信號也進(jìn)行了優(yōu)化,原“油流中斷”只根據(jù)油管路中的油流計接點判斷,如圖3所示。在冷卻器由于“水流中斷”或其他故障原因被切除后,“油流中斷”仍然會報出,導(dǎo)致在“水流中斷”故障復(fù)歸后,“油流中斷”信號阻止油泵的自動啟動。修改后判斷邏輯如圖4所示,將“油流中斷”串入油泵運行接觸器KM 接點,即油泵在運行時才會進(jìn)行油流判斷。

      圖3 “油流中斷”修改前判斷邏輯

      為了避免油泵切除后,“油流中斷”信號復(fù)歸又自動啟動,啟動后又報“油流中斷”,使油泵反復(fù)啟停。鑒于油流管路存在堵塞可能性極小和油泵空氣開關(guān)本身具有堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能,“油流中斷”不再與“水流中斷(%m38)、泄漏故障(%m30)、電機(jī)故障(%m60)一樣啟動故障繼電器KP11,即油流中斷后不再切除油泵,但是會和其他故障一樣啟動備用冷卻器,這樣,在“油流中斷”后,不會出現(xiàn)油泵被切除又再次啟動的問題。

      圖4 “油流中斷”修改后判斷邏輯

      4 結(jié)束語

      由于控制系統(tǒng)程序配置的缺陷的原因,使得冷卻器全停后主變跳閘停電,這是得不償失的。二級水電站主變冷卻器控制系統(tǒng)PLC 程序經(jīng)過改進(jìn),消除了#1、#2 主變冷卻器控制程序上存在的重大隱患,保證了變壓器主設(shè)備的安全運行。程序升級后,該設(shè)備的運行狀況良好,沒有再發(fā)生冷卻器全停事件。

      [1]李 華,龐 榮.公伯峽電站4#主變冷卻控制PLC 流程改進(jìn)[J].青海電力,2008,27(2):28-30.

      [2]黃錫斌.SIMATIC S7-300 PLC 在主變壓器冷卻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].2009,31(10):61-63.

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