一種勵(lì)磁變壓器溫度控制器改造經(jīng)驗(yàn)簡析

于 瀟，祁亞靜，趙 浩， 張一波，李永杰

（1.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300；2.國網(wǎng)新源控股有限公司撫寧抽水蓄能分公司，河北 秦皇島 056000；3.國網(wǎng)新源控股陜西鎮(zhèn)安抽水蓄能有限公司，陜西 西安 071000）

1 概述

張河灣公司勵(lì)磁變壓器生產(chǎn)廠家為瑞士ABB，型號THM-7 HN，戶內(nèi)、樹脂澆注絕緣、金屬外殼封閉、自然風(fēng)冷、干式變壓器，原邊電壓15.75 kV，副邊電壓891 V，額定容量3×690 kVA，勵(lì)磁變副邊電流1 338 A，連接組別Yd11。勵(lì)磁變壓器測溫控制采用ABB公司變壓器配套的TEC品牌溫度控制器，原溫度控制方案未對控制信號進(jìn)行高壓濾波處理，現(xiàn)場的震動(dòng)較大，原控制方案也缺乏相應(yīng)的溫度冗余方案；在運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)溫度控制器無故越限報(bào)警，輸出信號跳變，直接給保護(hù)系統(tǒng)跳機(jī)信號，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

2 解決方案

張河灣公司勵(lì)磁變壓器繞組每相各有4個(gè)溫度傳感器，一共12個(gè)，其中6個(gè)送到溫控器模塊，3個(gè)送到勵(lì)磁盤，另外3個(gè)未使用。當(dāng)送到溫控器模塊的任一測點(diǎn)溫度高于90℃時(shí)通過3號勵(lì)磁變過流保護(hù)裝置F43上送報(bào)警，高于119℃時(shí)通過勵(lì)磁變過流保護(hù)裝置F43上送監(jiān)控系統(tǒng)跳閘信號，存在溫度異常突變、保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

因此我們的改造設(shè)計(jì)目標(biāo)：溫度控制系統(tǒng)可靠、技術(shù)先進(jìn)、功能完備、可擴(kuò)建性強(qiáng)，同時(shí)在滿足使用要求的基礎(chǔ)上盡量保證經(jīng)濟(jì)性；具備一定的抗干擾、抗振、容錯(cuò)能力及誤操作的糾正能力；軟硬件功能模塊標(biāo)準(zhǔn)化，便于勵(lì)磁變壓器測溫控制系統(tǒng)開關(guān)量、模擬量信息的可靠傳遞；保證系統(tǒng)選用最新的成熟技術(shù)；系統(tǒng)各單元故障排除快速簡捷，易操作，簡便直觀；保證系統(tǒng)易于擴(kuò)展、升級。

針對勵(lì)磁變溫控器改造問題，2017年5～6月結(jié)合張河灣公司3號機(jī)組A級檢修，運(yùn)維檢修部機(jī)電一班員工多次討論研究解決方法，最終確定方案，對該問題進(jìn)行解決。

2.1 方案確定

（1）對勵(lì)磁變溫度探頭進(jìn)行冗余升級，由單探頭升級為雙支探頭，并進(jìn)行屏蔽處理。

（2）將溫度信號引到新的溫控器控制柜。

（3）新的控制柜加裝軍工級24 V電源轉(zhuǎn)換模塊，控制柜內(nèi)所有設(shè)備工作電壓為24 V，提高設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間。

（4）輸入的溫度信號經(jīng)過防靜電隔離濾波裝置進(jìn)行處理后，1路輸出給勵(lì)磁變本體溫度模塊顯示，其余信號全部輸出RS485數(shù)字信號給PLC控制器進(jìn)行組態(tài)。

（5）更換原有的3塊勵(lì)磁變溫控器。原有勵(lì)磁變溫控器只接受PT100溫度信號，運(yùn)行不穩(wěn)定，更換為接受4～20 mA信號的溫控器。

（6）在3號勵(lì)磁變柜內(nèi)加裝風(fēng)機(jī)，加速風(fēng)的循環(huán)，提高冷卻效果。

2.2 設(shè)計(jì)圖及元器件

根據(jù)勵(lì)磁變壓器運(yùn)行規(guī)律要求，同時(shí)考慮其運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性等因素，設(shè)計(jì)如下：

（1）設(shè)計(jì)圖（圖 1）

圖1 溫控器改造設(shè)計(jì)圖

（2）元器件配置（表 1）

表1 溫控器改造所需元器件清單

3 實(shí)施過程

（1）安裝勵(lì)磁溫控器控制柜。

（2）拆除勵(lì)磁變原有12支PT100探頭，更換為雙支PT100，另外每相各加1支探頭將數(shù)據(jù)送到勵(lì)磁盤，一共27支。并按施工圖紙沿現(xiàn)有電纜通道依次鋪設(shè)至溫控器控制柜，做好線頭標(biāo)記。

（3）按施工圖紙對每個(gè)PT100信號線進(jìn)行接線，做好線號標(biāo)記。

（4）對4～20 mA信號線進(jìn)行鋪設(shè)。從溫控器控制柜通過現(xiàn)場電纜溝鋪設(shè)至勵(lì)磁變原有控制箱，按施工圖紙對每個(gè)4～20 mA信號線進(jìn)行接線，每根線做好線號標(biāo)記。

（5）對溫控器控制柜AC 220 V電源線進(jìn)行鋪設(shè)。從溫控器控制柜通過現(xiàn)場電纜溝鋪設(shè)至勵(lì)磁變原有控制箱，按施工圖紙對AC 220 V電源線進(jìn)行接線。

（6）風(fēng)機(jī)安裝。

在勵(lì)磁變壓器柜內(nèi)三相繞組右側(cè)各增加2臺冷卻風(fēng)機(jī)，三相繞組前、后各增加1臺冷卻風(fēng)機(jī)，共12臺，以此增強(qiáng)冷卻效果，其220 V電源接在3號機(jī)自用盤II母2號饋線柜備用開關(guān)=S18+BF13-GS103上。新裝風(fēng)機(jī)功率為60 W，12臺風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)總功率為720 W，總電流為3.3 A，所選的備用開關(guān)額定容量為80 750 VA，額定電流為125 A，開關(guān)能滿足12臺冷卻風(fēng)機(jī)的用電需求。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)功能。當(dāng)溫度值達(dá)到70℃時(shí)，通過溫度接點(diǎn)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，當(dāng)溫度降到60℃時(shí)通過溫度接點(diǎn)停止風(fēng)機(jī)。如果溫度顯示器故障，可通過手動(dòng)方式啟停風(fēng)機(jī)。

4 實(shí)施效果

4.1 改造后邏輯

3號機(jī)勵(lì)磁變每相8個(gè)測點(diǎn)，分別為 A11、A12、A13、A14、A21、A22、A23、A24，B11、B12、B13、B14、B21、B22、B23、B24，C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24，一共 24 個(gè)測點(diǎn)。

當(dāng)24個(gè)測點(diǎn)中任意一個(gè)溫度超過“風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度值70℃”時(shí)，對應(yīng)相的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，直至溫度降到“風(fēng)機(jī)停止溫度值60℃”時(shí)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)（A11、A12、A13、A14）、（A21、A22、A23、A24）、（B11、B12、B13、B14）、（B21、B22、B23、B24）、（C11、C12、C13、C14）、（C21、C22、C23、C24）6 組中任意 1 組有2個(gè)溫度測點(diǎn)同時(shí)達(dá)到“報(bào)警溫度130℃”時(shí)，現(xiàn)地溫控器控制柜報(bào)警系統(tǒng)里顯示溫度高報(bào)警，當(dāng)6組中任意1組有2個(gè)溫度測點(diǎn)同時(shí)達(dá)到“跳機(jī)溫度150℃”時(shí)，延時(shí)5 s后，系統(tǒng)對保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出跳機(jī)信號，且跳機(jī)信號不能自動(dòng)消除，需工作人員在本系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)清除。跳機(jī)信號的清除條件是系統(tǒng)溫度低于“跳機(jī)溫度150℃”，才能手動(dòng)清除。

4.2 改造后測試

（1）冷態(tài)檢測

冷態(tài)檢測項(xiàng)目列表見表2。

（2）動(dòng)態(tài)檢測

1）風(fēng)機(jī)溫控啟動(dòng)測試

A、B、C三相分別進(jìn)行風(fēng)機(jī)測試：環(huán)境溫度20.6℃，設(shè)定風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度25℃，風(fēng)機(jī)關(guān)閉溫度23℃，延時(shí)0 s啟動(dòng)。測試結(jié)果：當(dāng)RTD溫度探頭檢測溫度升至25℃時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)溫度降至23℃時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉；手動(dòng)啟停風(fēng)機(jī)正常。測試結(jié)果正常。

表2 冷態(tài)檢測項(xiàng)目列表

2）報(bào)警溫控啟動(dòng)測試

A、B、C三相分別進(jìn)行報(bào)警啟動(dòng)測試：環(huán)境溫度20.6℃，設(shè)定報(bào)警溫度25℃，延時(shí)0 s啟動(dòng)。測試結(jié)果：當(dāng)RTD溫度探頭檢測（2支）溫度升至25℃時(shí)，報(bào)警信號輸出，現(xiàn)地溫控器控制柜報(bào)警系統(tǒng)里顯示溫度高報(bào)警；溫度降至25℃以下時(shí)，報(bào)警復(fù)歸。測試結(jié)果正常。

3）保護(hù)溫控啟動(dòng)測試

A、B、C三相分別進(jìn)行保護(hù)啟動(dòng)測試：環(huán)境溫度20.6℃，設(shè)定跳機(jī)溫度25℃，延時(shí)5 s啟動(dòng)。測試結(jié)果：當(dāng)RTD溫度探頭檢測（2支）溫度升至25℃時(shí)，跳機(jī)信號輸出，保護(hù)接收到跳機(jī)信號，溫度降至25℃以下時(shí)，手動(dòng)解除跳機(jī)信號，保護(hù)接收到解除信號。測試結(jié)果正常。

5 方案創(chuàng)新點(diǎn)及取得的效果

5.1 方案創(chuàng)新點(diǎn)

（1）改造后勵(lì)磁變溫控器控制柜顯示屏可查看三相歷史曲線。

（2）改造后勵(lì)磁變溫控器控制柜顯示屏可查看報(bào)警信息。

（3）勵(lì)磁變冷卻風(fēng)機(jī)加裝施工過程簡單，項(xiàng)目成本小，冷卻效果明顯，且未改變勵(lì)磁變柜內(nèi)原有的結(jié)構(gòu)，未對勵(lì)磁變正常運(yùn)行造成任何影響；風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)方式設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種，可靠性得到保證。

（4）勵(lì)磁變溫控器與冷卻風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，提高勵(lì)磁變運(yùn)行可靠性。

5.2 取得的效果

3號機(jī)勵(lì)磁變改造前后測溫記錄見表3、4所示。

表3 3號勵(lì)磁變改造前測溫記錄表 單位：℃

表4 3號勵(lì)磁變改造后測溫記錄表 單位：℃

3號機(jī)勵(lì)磁變運(yùn)行良好，勵(lì)磁變溫控器未出現(xiàn)飄移現(xiàn)象，勵(lì)磁變風(fēng)機(jī)動(dòng)作正常，三相運(yùn)行溫度通過跟蹤觀察（如表 3、表 4），已明顯下降約 10～20 ℃左右。不論從原理、結(jié)構(gòu)還是實(shí)際運(yùn)行效果來看均優(yōu)于改造前，大大提高了勵(lì)磁變運(yùn)行可靠性。