浅析变压器冷却器控制系统直流电源改造与PLC程序升级

蒋贵斌 吴胜利

摘 要：文章介绍了变压器强迫油循环风冷却器控制系统直流电源改造及风冷PLC程序升级在实际中的应用，对冷却器控制系统直流电源与PLC程序控制冷却器运行方式进行了分析，论述了冷却器控制系统在运行中存在的安全隐患及其产生的后果。根据冷却器控制系统在运行中的客观实际问题，结合长期以来的运行经验，提出了冷却器控制系统直流电源的改造方案及风冷PLC程序的升级方案。

关键词：变压器；冷却器控制系统；控制箱；端子箱；PLC；直流电源

引言

大型电力变压器的冷却器控制系统中，控制箱内的双路直流电源一般经过同一个电源转换模块进行供电至PLC及直流信号回路，端子箱内的直流电源一般为单路电源供电至扩展信号继电器。PLC作为变压器的冷却器控制系统的核心，控制着变压器油泵及风扇的运行方式。文章是以已执行完成的某工程项目为例进行论述，现变压器冷却器控制系统的直流电源改造与风冷PLC程序升级已在实际中得到广泛地应用。

1 冷却器控制系统直流电源改造

1.1 控制箱内直流电源改造方案

控制箱内双路直流电源经过同一个电源转换模块为PLC及直流信号回路供电，一旦该电源转换模块出现故障，PLC与直流信号回路的电源将消失，导致PLC停机及控制箱内信号无法传送至后台监控系统。

为了消除因电源转换模块故障而导致PLC停机及信号回路电源消失的安全隐患，增加一个电源转换模块，另增加一个二极管模块，将双路电源转换模块输出的直流24V电源经过二极管模块至PLC与直流信号回路，并在二极管模块输出的直流24V电源回路中，增加一个直流24V电压监视继电器，对直流24V电源的过、欠电压进行实时监视，并将其故障信号瞬时传送至后台监控系统。

1.2 端子箱内直流电源改造方案

端子箱内扩展继电器为单路工作电源进行供电，一旦单路工作电源故障，将导致变压器的油位、压力、瓦斯及温度等信号无法上传至后台监控系统。

为了避免扩展继电器的单路工作电源故障而导致变压器报警信号无法上传至后台问题，增加一个电源转换模块，并增加一个电源空开为所增加的电源转换模块供电，以实现扩展继电器的供电为双路电源。另增加一个二极管模块，将双路直流24V电源经过二极管模块进行输出，确保双路直流24V电源相互隔离的同时，实现双重化的稳定供电。再增加一个直流24V电压监视继电器，用于实时监视直流24V电源过、欠电压，并将其故障信号瞬时传送至后台。

2 风冷PLC程序的升级

每组冷却器由一个油泵及三个风扇组成，冷却器的运行由PLC程序进行自动控制，根据负荷或温度控制冷却器运行的组数。考虑到油泵及风扇在运行中所需的能量为辅机损耗（约占全部损耗的5%），根据实际运行情况对风冷PLC程序进行升级，更改了冷却器油泵及风扇的控制方式，进而减少辅机损耗。

3 风冷PLC程序原控制方式

变压器开始运行时，工作冷却器随即投入，辅助冷却器根据负荷或温度投入，备用冷却器根据工作或辅助冷却器的故障情况投入。工作、辅助及备用冷却器投入均为一个油泵与三个风扇同时运行。

3.1 按变压器温度投入辅助冷却器

当绕温PWI1高于65℃时，投入辅助I组冷却器，当油温POP低于45℃时，切除辅助I组冷却器。当绕温PWI1高于75℃时，投入辅助I组和II组冷却器，当油温POP低于55℃时，切除辅助II组冷却器。当绕温PWI2高于65℃时，投入辅助I组冷却器，当油温POP低于45℃时，切除辅助I组冷却器。当绕温PWI2高于75℃时，投入辅助I组和II组冷却器，当油温POP低于55℃时，切除辅助II组冷却器。

3.2 按变压器负荷投入辅助冷却器

当负荷高于75%时，投入辅助I组冷却器，当负荷低于45%时，切除辅助I组冷却器。当负荷高于95%时，投入辅助I组和II组冷却器，当负荷低于65%时，切除辅助II组冷却器。

3.3 备用冷却器投入

当工作或辅助冷却器中的任何一组出现故障时，投入备用冷却器。当工作与辅助冷却器的故障全部消除后，切除备用冷却器。

4 风冷PLC程序升级控制方式

变压器开始运行时，工作冷却器的油泵随即投入。工作冷却器的风扇、辅助冷却器的油泵及其风扇根据负荷或温度逐步进行投入。备用冷却器根据工作或辅助冷却器的故障情况投入油泵，其风扇根据温度投入。

4.1 按温度投入冷却器

当绕温PWI1或PWI2高于65℃时，或油温POP高于55℃时，投入工作冷却器底部和中部风扇，并投入辅助I组和II组冷却器油泵、底部及中部风扇。当油温POP低于45℃时，切除工作冷却器底部和中部风扇，并切除辅助I组和II组冷却器油泵、底部和中部风扇。

当绕温PWI1或PWI2高于75℃时，投入工作冷却器顶部和中部风扇，并投入辅助I组和II组冷却器顶部和中部风扇。当绕温PWI1或PWI2低于65℃时，切除工作冷却器顶部和中部风扇，并切除辅助I组和II组冷却器顶部及中部风扇。

4.2 按负荷投入冷却器

当负荷高于45%时，投入辅助I组冷却器油泵，当负荷低于35%时，切除辅助I组冷却器油泵。当负荷高于75%时，投入辅助I组和II组冷却器油泵，当负荷低于45%时，切除辅助II组冷却器油泵。

4.3 投入备用冷却器

当工作或辅助冷却器中任何一组出现故障时，投入备用冷却器的油泵，其风扇根据温度投入。当绕温PWI1或PWI2高于65℃时，或油温POP高于55℃时，投入备用冷却器底部和中部风扇，当油温POP低于45℃时，切除备用冷却器底部和中部风扇。当绕温PWI1或PWI2高于75℃时，投入备用冷却器顶部风扇，当绕温PWI1或PWI2低于65℃时，切除备用冷却器顶部风扇。当工作与辅助冷却器故障均消除后，切除备用冷却器。

5 结束语

变压器冷却器控制系统直流电源的改造，消除了控制箱内因电源转换模块故障而导致PLC停机及信号回路电源消失的安全隐患，解决了端子箱内因扩展继电器的单路电源故障导致变压器的保护信号无法上传至后台监控系统的问题，确保了冷却器控制系统更加安全、稳定、可靠地运行。同时，风冷PLC程序的升级，优化了冷却器油泵及风扇的运行方式，进而减少了冷却器在运行中的辅机损耗。

参考文献

[1]朱英浩，计宏伟，郑时伊.新编变压器实用技术问答[M].辽宁科学技术出版社，1999（7）.

[2]（德）MatthiasSeitz（著），ABB（中国）有限公司（译）.可编程控制器应用教程[M].机械工业出版社，2009（5）.

[3]黎贤钛.电力变压器冷却系统设计[M].浙江大学出版社，2009（6）.

作者简介：蒋贵斌（1985-），男，辽宁省鞍山市、特变电工沈阳变压器集团有限公司，助理工程师，工学学士，研究方向：电气自动化PLC技术。

吴胜利（1985-），男，内蒙古兴安盟扎赉特旗，国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司伊敏换流站，助理工程师，工学学士，研究方向：电力系统。