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微型可编程控制器在主变冷却器控制回路中的应用

1、应用背景

主变压器是水电厂三大设备之一，其主要功能是改变电压等级、输送交流电能。由于结构和工作原理方面的原因，变压器运行时不可避免会产生铁损、铜损，并转化为热量令变压器温度升高。

过高的温度使变压器工作能力和效率降低、绝缘老化、使用寿命降低。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，如我公司《运行规程》规定：变压器带负荷过程中，如全部冷却器失去电源，允许继续运行20 min，但最长时间不得超过1 h(视油温而定)。我公司共有4台主变，容量 MVA不等，#2、#3、#4主变冷却器均为强迫油循环风冷却方式。冷却器原自动控制回路主要由常规继电器组成，运行维护中主要存在如下问题：设备残旧，绝缘低，回路元件数量多、接线复杂、通用性差，故障率高等，同时由于使用年限已久，备品备件缺乏，有的回路还存在寄生现象，给检修维护工作造成一定困难，也不能满足公司运行出口增长稳中有进“少人值守”的需要。

因此，公司相关部门对主变冷却器的控制回路提出了技术改进方案，新回路主要采用新型的自带编程器的微型可编程控制器(PLC)替代大部分继电器，使控制线路具有简单可靠、适应性强和功能丰富等面向防水卷材生产企业特点。下面以#2主变冷却器控制回路改造为例说明可编程控制器的应用。

2、冷却器起停控制、运行监视功能实现

2.1 冷却器自动控制目标

规程规定各种运行状态下须投入冷却器组数见表1。表1 规程规定各种运行状态下须投入冷却器组数

注：1)根据主变冷却器处于空载或带负荷状态投入位于“工作位置”的冷却器组；

2)当主变油温达到整定值(55℃)或负荷电流大于70％则再投入位于“辅助位置”的冷却器组；

3)当处于“工作位置”或“辅助位置”的冷却器组出现故障不能正常运行时，投入位于“备用位置”的冷却器组。

2.2 冷却器工作状态

#2主变冷却器共8组，分为以下4种状态运行：

状态1：空载1、2组；负载试件的豫备：全能实验机在试件中段取标距或在标距两端用脚标规打上冲眼作为标志l、2、3、4、5、6组；辅助7组；备用8组

状态2：空载3、4组；负载3、4、5、6、7、8组；辅助1组；备用2组

状态3：空载5、6组；负载5、6、7、8、l、2组；辅助3组；备用4组

状态4：空载7、8组；负载7、8、1、2、3、4组；辅助5组；备用6组

4种状态问的切换每15天一次，由“定时切换”或“人工设定佳木斯”实现。处于“人工设定”时，由运行人员在触摸屏设定分配冷却器组处于何种状态；当处于“定时切换”方式时，由可编程控制器流程内设定实现自动切换。

2.3 框图

可编程控制器流程的合理设计是回路的正常工作和稳定运行的关键因素。根据冷却器工作特性和控制目标，设定可编程控制器系列框图见图1。

图1 冷却器控制回路框图(PLC部分)

3、运行维护

因流程设计合理简捷，#2主变冷却器控制回路投运后，运行稳定可靠，同时，可编程控制器与触摸屏配合使用，人机界面友好，使日常维护工作变得简单而方便。示例如下。

3.1 接点更改

如#2主变22o2开关辅助接点原来取用的是闭接点，在改为开接点后，只需修改一下PLC流程。

3.2 消除主变温度临界时的影响

因流程内设置冷却器组的起停与主变温度有关，运行中发现，当主变温度表温度在冷却器启动值上下跳动，即处于临界状态时，会导致冷却器瞬间起、停，极容易造成电机损坏，针对这一现象，我们在PLC流程中设了一个延时回路，问题马上得到解决。

3.3 实现“定时切换”功能

改造前，冷却器投入组数等运行方式由运行人员人工定期切换，既繁琐又不方便(主变平台与运行值班室相距较远)，现在在PLC流程内部设置即可实现自动“定时切换”，同时周期可任意选择，简单方便，减少了运行人员工作量。

3.4 外部回路异常时的报警功能

由于PLC具有极高的可靠性，因此PLC控制回路中绝大部分的故障不是来自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常见的按钮或继电器触点的熔焊及氧化造成回路短路或开路故障；操作保险熔断使控制回路失电；热元件动作等，PLC一旦自动检测到元件故障，不仅具有报警水冷却器功能，而且通过触摸屏能立即显示故障状况，使维护人员能迅速判断出故障原因。

4、结束语

#2主变冷却器回路投咸阳运后3年多的运行结果表明，以微型可编程控制器为核心的冷却器控制回路能够满足电厂主变冷却器自动控制要求，并且具有先进、可靠、控制性能好等优点。我公司在#2主变冷却器控制回路可靠运行后，又相继完成了#3、#4主变冷却器控制回路的改造，极大地提高了劳动生产率，有效地解决了生产中的很多问题：如减少了生产过程中冷却器的突发故障，缩短了生产防爆电机准备时间和抢修时间，减少了维护人员的劳动强度等，推进了我发电公司设备管理现代化发展进程，是运行实行“无人值班”(少人值守)的可发展前景非常乐观靠保障。(end)