1、應(yīng)用背景
主變壓器是水電廠(chǎng)三大設(shè)備之一，其主要功能是改變電壓等級(jí)、輸送交流電能。由于結(jié)構(gòu)和工作原理方面的原因，變壓器運(yùn)行時(shí)不可避免會(huì)產(chǎn)生鐵損、銅損，并轉(zhuǎn)化為熱量令變壓器溫度升高。
過(guò)高的溫度使變壓器工作能力和效率降低、絕緣老化、使用壽命降低。因此，變壓器冷卻裝置的可靠運(yùn)行對(duì)于變壓器的正常工作異常重要，如我公司《運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定：變壓器帶負(fù)荷過(guò)程中，如全部冷卻器失去電源，允許繼續(xù)運(yùn)行20 min，但最長(zhǎng)時(shí)間不得超過(guò)1 h(視油溫而定)。我公司共有4臺(tái)主變，容量90-150 MVA不等，#2、#3、#4主變冷卻器均為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。冷卻器原自動(dòng)控制回路主要由常規(guī)繼電器組成，運(yùn)行維護(hù)中主要存在如下問(wèn)題：設(shè)備殘舊，絕緣低，回路元件數(shù)量多、接線(xiàn)復(fù)雜、通用性差，故障率高等，同時(shí)由于使用年限已久，備品備件缺乏，有的回路還存在寄生現(xiàn)象，給檢修維護(hù)工作造成一定困難，也不能滿(mǎn)足公司運(yùn)行“少人值守”的需要。
因此，公司相關(guān)部門(mén)對(duì)主變冷卻器的控制回路提出了技術(shù)改進(jìn)方案，新回路主要采用新型的自帶編程器的微型可編程控制器(PLC)替代大部分繼電器，使控制線(xiàn)路具有簡(jiǎn)單可靠、適應(yīng)性強(qiáng)和功能豐富等特點(diǎn)。下面以#2主變冷卻器控制回路改造為例說(shuō)明可編程控制器的應(yīng)用。
2、冷卻器起?？刂?、運(yùn)行監(jiān)視功能實(shí)現(xiàn)
2.1 冷卻器自動(dòng)控制目標(biāo)
規(guī)程規(guī)定各種運(yùn)行狀態(tài)下須投入冷卻器組數(shù)見(jiàn)表1。
表1 規(guī)程規(guī)定各種運(yùn)行狀態(tài)下須投入冷卻器組數(shù)
注：1)根據(jù)主變冷卻器處于空載或帶負(fù)荷狀態(tài)投入位于“工作位置”的冷卻器組；
2)當(dāng)主變油溫達(dá)到整定值(55℃)或負(fù)荷電流大于70％則再投入位于“輔助位置”的冷卻器組；
3)當(dāng)處于“工作位置”或“輔助位置”的冷卻器組出現(xiàn)故障不能正常運(yùn)行時(shí)，投入位于“備用位置”的冷卻器組。
2.2 冷卻器工作狀態(tài)
#2主變冷卻器共8組，分為以下4種狀態(tài)運(yùn)行：
狀態(tài)1：空載1、2組；負(fù)載l、2、3、4、5、6組；輔助7組；備用8組
狀態(tài)2：空載3、4組；負(fù)載3、4、5、6、7、8組；輔助1組；備用2組
狀態(tài)3：空載5、6組；負(fù)載5、6、7、8、l、2組；輔助3組；備用4組
狀態(tài)4：空載7、8組；負(fù)載7、8、1、2、3、4組；輔助5組；備用6組
4種狀態(tài)問(wèn)的切換每15天一次，由“定時(shí)切換”或“人工設(shè)定”實(shí)現(xiàn)。處于“人工設(shè)定”時(shí)，由運(yùn)行人員在觸摸屏設(shè)定分配冷卻器組處于何種狀態(tài)；當(dāng)處于“定時(shí)切換”方式時(shí)，由可編程控制器流程內(nèi)設(shè)定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。
2.3 框圖
可編程控制器流程的合理設(shè)計(jì)是回路的正常工作和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。根據(jù)冷卻器工作特性和控制目標(biāo)，設(shè)定可編程控制器系列框圖見(jiàn)圖1。
圖1 冷卻器控制回路框圖(PLC部分)
3、運(yùn)行維護(hù)
因流程設(shè)計(jì)合理簡(jiǎn)捷，#2主變冷卻器控制回路投運(yùn)后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，同時(shí)，可編程控制器與觸摸屏配合使用，人機(jī)界面友好，使日常維護(hù)工作變得簡(jiǎn)單而方便。示例如下。
3.1 接點(diǎn)更改
如#2主變22o2開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)原來(lái)取用的是閉接點(diǎn)，在改為開(kāi)接點(diǎn)后，只需修改一下PLC流程。
3.2 消除主變溫度臨界時(shí)的影響
因流程內(nèi)設(shè)置冷卻器組的起停與主變溫度有關(guān)，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主變溫度表溫度在冷卻器啟動(dòng)值上下跳動(dòng)，即處于臨界狀態(tài)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致冷卻器瞬間起、停，極容易造成電機(jī)損壞，針對(duì)這一現(xiàn)象，我們?cè)赑LC流程中設(shè)了一個(gè)延時(shí)回路，問(wèn)題馬上得到解決。
3.3 實(shí)現(xiàn)“定時(shí)切換”功能
改造前，冷卻器投入組數(shù)等運(yùn)行方式由運(yùn)行人員人工定期切換，既繁瑣又不方便(主變平臺(tái)與運(yùn)行值班室相距較遠(yuǎn))，現(xiàn)在在PLC流程內(nèi)部設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)“定時(shí)切換”，同時(shí)周期可任意選擇，簡(jiǎn)單方便，減少了運(yùn)行人員工作量。
3.4 外部回路異常時(shí)的報(bào)警功能
由于PLC具有極高的可靠性，因此PLC控制回路中絕大部分的故障不是來(lái)自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常見(jiàn)的按鈕或繼電器觸點(diǎn)的熔焊及氧化造成回路短路或開(kāi)路故障；操作保險(xiǎn)熔斷使控制回路失電；熱元件動(dòng)作等，PLC一旦自動(dòng)檢測(cè)到元件故障，不僅具有報(bào)警功能，而且通過(guò)觸摸屏能立即顯示故障狀況，使維護(hù)人員能迅速判斷出故障原因。
4、結(jié)束語(yǔ)
#2主變冷卻器回路投運(yùn)后3年多的運(yùn)行結(jié)果表明，以微型可編程控制器為核心的冷卻器控制回路能夠滿(mǎn)足電廠(chǎng)主變冷卻器自動(dòng)控制要求，并且具有先進(jìn)、可靠、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)。我公司在#2主變冷卻器控制回路可靠運(yùn)行后，又相繼完成了#3、#4主變冷卻器控制回路的改造，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，有效地解決了生產(chǎn)中的很多問(wèn)題：如減少了生產(chǎn)過(guò)程中冷卻器的突發(fā)故障，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和搶修時(shí)間，減少了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等，推進(jìn)了我發(fā)電公司設(shè)備管理現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程，是運(yùn)行實(shí)行“無(wú)人值班”(少人值守)的可靠保障。
