關(guān)于變壓器冷卻器新型智能控制柜研制的相關(guān)研究

陳曙光 胡廣緒

摘 要：變壓器在運行時，會受環(huán)境和溫度的影響，而使變壓器的溫度快速上升，最終損耗變壓器，這不僅影響了變壓器的運行安全，而且還縮短了變壓器的使用年限，所以對變壓器冷卻器進(jìn)行研究是非常有必要的。因此，本文就對變壓器冷卻器新型智能控制柜研制方面進(jìn)行了深入的研究，以有效提升變壓器的運行安全，延長變壓器使用年限。

關(guān)鍵詞：變壓器;冷卻器;智能控制柜

一、變壓器冷卻器的控制形式

如果變壓器的溫度較高，則會嚴(yán)重的加快老化、減少使用年限，所以當(dāng)變壓器的溫度升高時，變壓器的冷卻器應(yīng)該也隨之增大;當(dāng)變壓器的溫度下降時，變壓器的冷卻器也應(yīng)該隨之減小。由此，為讓變壓器的溫度處于一個合理的范圍當(dāng)中，就需要對不同種類的變壓器實施不同的冷卻形式。一般變壓器冷卻器的控制形式包括兩種，分別為手動和自動。其中，自動控制又分為多種形式，即片式和管式散熱器的冷卻器，它們又被分為風(fēng)扇電機和油泵電機的電源控制。（1）220kV的強油風(fēng)冷冷卻器。其自動控制包括三種狀態(tài)，即工作狀態(tài)、輔助狀態(tài)和備用狀態(tài)。其控制形式為：如果變壓器的頂層油溫超過了65℃，便會自動開啟輔助冷卻器，以降低溫度，當(dāng)溫度降到55℃時，就會自動關(guān)閉;當(dāng)變壓器的工作狀態(tài)和輔助狀態(tài)發(fā)生故障時，則變壓器的冷卻器會自動開啟備用狀態(tài)，依據(jù)當(dāng)前情況就可手動調(diào)整冷卻器的運行狀態(tài)，在此期間至少有一組冷卻器會運轉(zhuǎn)。（2）220kV的強油片式散熱器。此種冷卻器沒有獨立的風(fēng)扇與油泵，其工作狀態(tài)也只有自冷、風(fēng)冷及強油風(fēng)冷三種運行形態(tài)。其控制形式為：當(dāng)變壓器的頂層油溫超過55℃時，冷卻器會自動加入風(fēng)扇;到達(dá)65℃時，冷卻器會自動加入油泵。（3）110kV的風(fēng)冷冷卻器。其控制形式為：當(dāng)變壓器的頂層油溫超過65℃時，冷卻器會自動加入風(fēng)扇。不過，為了避免風(fēng)扇電機頻繁開啟，應(yīng)該設(shè)置在65℃時加入風(fēng)扇，在至55℃時退出風(fēng)扇。

二、變壓器冷卻器控制柜具有的缺點

無論什么形式的控制均會存在缺點，主要缺點包括：1.冷卻器的冷卻容量無法持續(xù)變化，變化較為單一化，同時還不夠靈活，無法滿足智能化的控制要求。2.冷卻器分組投入或者切除時，會造成設(shè)備故障，甚至使變壓器發(fā)生跳閘。3.在輔助和備用上的冷卻器加入與退出時， 會導(dǎo)致變壓器的溫度發(fā)生局部差異。4.冷卻器的輔助、工作和備用分組的運行時間會發(fā)生不均衡的情況。如果冷卻器采用輔助、工作和備用形式進(jìn)行分組時，因為它們的功能不同會使它們的運行時間也不同。5.冷卻器的輔助、工作和備用運行時間不均衡會導(dǎo)致冷卻器的耗能較大，同時冷卻器的噪音也會變大。6.冷卻器油泵的高速運轉(zhuǎn)會加重油流靜電情況。尤其是在油循環(huán)的大型電力變壓器當(dāng)中，因為變壓器油流過絕緣紙和絕緣紙板時，會使油流帶靜電，所以也被稱為油流帶電。經(jīng)過調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，油流靜電放電是影響變壓器安全的主要因素;油流速度是影響油流帶電的主要原因。

三、變壓器冷卻器新型智能控制柜

經(jīng)過上述內(nèi)容我們可知當(dāng)前變壓器冷卻器的控制柜存在著很多的缺點。為有效解決這些問題，我們便研發(fā)出了PLC和變頻器相融合的XBKP-PB以及XBKF-PB。其中XBKP-PB主要用于片式散熱器;XBKF-PB主要用于強油循環(huán)冷卻器。

（一）變壓器冷卻器新型智能控制柜改進(jìn)內(nèi)容

首先，將PLC作為冷卻器的控制部分。PLC除CPU之外，還配備了模擬量輸入、輸出的模塊，以及繼電器類輸入和輸出的模塊，同時還與上位機的通訊RS485口相連接。其中，模擬量輸入模塊輸入的是變壓器油面溫度控制器的4-20mA溫度信號;繼電器類輸入模塊輸入的是電源接觸器的輔助觸點、選擇開關(guān)接點、各油泵、風(fēng)扇的開關(guān)副接點以及體現(xiàn)風(fēng)扇運行狀態(tài)的變頻器工況信號;繼電器類輸出模塊輸出的是各控制油泵和風(fēng)扇開關(guān)的輸出裝置以及體現(xiàn)冷卻器運行工況的信號;模擬量輸出模塊輸出的是變頻器調(diào)節(jié)信號。其次，將風(fēng)機和油泵專用變頻器作為執(zhí)行設(shè)施。因為油泵和風(fēng)機的控制不同，所以每組冷卻器的油泵和風(fēng)機需要分別配備一臺變頻器，以按照變壓器與冷卻器的運行狀況，讓PLC對變頻器的輸出頻率展開調(diào)整。當(dāng)變壓器運行時，其負(fù)荷會變小或變大，這就會影響到變壓器的損耗情況，此時熱功率也會受到影響而變小或變大，這時就可以借助安裝在變壓器上面的油面溫度控制器來把溫度變化情況反饋至PLC，PLC再經(jīng)過調(diào)節(jié)來改變冷卻器上油泵電動機以及風(fēng)扇電動機的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)整冷卻器的冷卻容量，最終使變壓器的溫度保持在合理的范圍之內(nèi)。不過，需要特別注意變頻器的輸出頻率，上限頻率不可超過風(fēng)機或油泵的額定工作頻率。如果在運行過程中，某個油泵或者風(fēng)扇出現(xiàn)故障，則可用PLC來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使整個冷卻器的功率不變，直到故障消除。

（二）變壓器冷卻器新型智能控制柜的優(yōu)點

變壓器冷卻器控制柜通過改進(jìn)之后，具有了很多的優(yōu)點，主要包括：1.充分滿足了智能控制的要求，能夠自動的適應(yīng)和跟隨無級調(diào)速。2.可以平滑啟動，避免了開啟時沖擊電流以及油流的涌動，確保了變壓器的安全穩(wěn)定運行。3.延長了冷卻器的使用年限，并減少了維修的成本。4.改變了變壓器油溫的不均衡現(xiàn)象，并降低了油流靜電事故發(fā)生的概率。5.節(jié)能減耗效果顯著。6.顯著降低噪音污染。7.非常利于今后的發(fā)展和控制效果。

四、總結(jié)

通過以上內(nèi)容我們可知由于智能技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，使得當(dāng)前的技術(shù)變得越來越先進(jìn)，尤其是智能控制技術(shù)已成為未來的發(fā)展主要形勢。而變頻調(diào)速技術(shù)屬于目前完善工藝流程、提升產(chǎn)品效率和加快技術(shù)發(fā)展的主要方式，所以應(yīng)用PLC與變頻器技術(shù)的變壓器冷卻器新型智能控制柜必然會被大量應(yīng)用，成為今后的主要發(fā)展趨勢。

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