一种励磁变压器温度控制器改造经验简析

于 潇，祁亚静，赵 浩， 张一波，李永杰

（1.河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300；2.国网新源控股有限公司抚宁抽水蓄能分公司，河北 秦皇岛 056000；3.国网新源控股陕西镇安抽水蓄能有限公司，陕西 西安 071000）

1 概述

张河湾公司励磁变压器生产厂家为瑞士ABB，型号THM-7 HN，户内、树脂浇注绝缘、金属外壳封闭、自然风冷、干式变压器，原边电压15.75 kV，副边电压891 V，额定容量3×690 kVA，励磁变副边电流1 338 A，连接组别Yd11。励磁变压器测温控制采用ABB公司变压器配套的TEC品牌温度控制器，原温度控制方案未对控制信号进行高压滤波处理，现场的震动较大，原控制方案也缺乏相应的温度冗余方案；在运行中经常发现温度控制器无故越限报警，输出信号跳变，直接给保护系统跳机信号，影响机组的正常运行。

2 解决方案

张河湾公司励磁变压器绕组每相各有4个温度传感器，一共12个，其中6个送到温控器模块，3个送到励磁盘，另外3个未使用。当送到温控器模块的任一测点温度高于90℃时通过3号励磁变过流保护装置F43上送报警，高于119℃时通过励磁变过流保护装置F43上送监控系统跳闸信号，存在温度异常突变、保护误动的风险。

因此我们的改造设计目标：温度控制系统可靠、技术先进、功能完备、可扩建性强，同时在满足使用要求的基础上尽量保证经济性；具备一定的抗干扰、抗振、容错能力及误操作的纠正能力；软硬件功能模块标准化，便于励磁变压器测温控制系统开关量、模拟量信息的可靠传递；保证系统选用最新的成熟技术；系统各单元故障排除快速简捷，易操作，简便直观；保证系统易于扩展、升级。

针对励磁变温控器改造问题，2017年5～6月结合张河湾公司3号机组A级检修，运维检修部机电一班员工多次讨论研究解决方法，最终确定方案，对该问题进行解决。

2.1 方案确定

（1）对励磁变温度探头进行冗余升级，由单探头升级为双支探头，并进行屏蔽处理。

（2）将温度信号引到新的温控器控制柜。

（3）新的控制柜加装军工级24 V电源转换模块，控制柜内所有设备工作电压为24 V，提高设备的稳定运行时间。

（4）输入的温度信号经过防静电隔离滤波装置进行处理后，1路输出给励磁变本体温度模块显示，其余信号全部输出RS485数字信号给PLC控制器进行组态。

（5）更换原有的3块励磁变温控器。原有励磁变温控器只接受PT100温度信号，运行不稳定，更换为接受4～20 mA信号的温控器。

（6）在3号励磁变柜内加装风机，加速风的循环，提高冷却效果。

2.2 设计图及元器件

根据励磁变压器运行规律要求，同时考虑其运行可靠性及稳定性等因素，设计如下：

（1）设计图（图 1）

图1 温控器改造设计图

（2）元器件配置（表 1）

表1 温控器改造所需元器件清单

3 实施过程

（1）安装励磁温控器控制柜。

（2）拆除励磁变原有12支PT100探头，更换为双支PT100，另外每相各加1支探头将数据送到励磁盘，一共27支。并按施工图纸沿现有电缆通道依次铺设至温控器控制柜，做好线头标记。

（3）按施工图纸对每个PT100信号线进行接线，做好线号标记。

（4）对4～20 mA信号线进行铺设。从温控器控制柜通过现场电缆沟铺设至励磁变原有控制箱，按施工图纸对每个4～20 mA信号线进行接线，每根线做好线号标记。

（5）对温控器控制柜AC 220 V电源线进行铺设。从温控器控制柜通过现场电缆沟铺设至励磁变原有控制箱，按施工图纸对AC 220 V电源线进行接线。

（6）风机安装。

在励磁变压器柜内三相绕组右侧各增加2台冷却风机，三相绕组前、后各增加1台冷却风机，共12台，以此增强冷却效果，其220 V电源接在3号机自用盘II母2号馈线柜备用开关=S18+BF13-GS103上。新装风机功率为60 W，12台风机同时运行时总功率为720 W，总电流为3.3 A，所选的备用开关额定容量为80 750 VA，额定电流为125 A，开关能满足12台冷却风机的用电需求。风机启动实现手动和自动功能。当温度值达到70℃时，通过温度接点启动风机，当温度降到60℃时通过温度接点停止风机。如果温度显示器故障，可通过手动方式启停风机。

4 实施效果

4.1 改造后逻辑

3号机励磁变每相8个测点，分别为 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 个测点。

当24个测点中任意一个温度超过“风机启动温度值70℃”时，对应相的风机启动，直至温度降到“风机停止温度值60℃”时风机停止运行。当（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 组中任意 1 组有2个温度测点同时达到“报警温度130℃”时，现地温控器控制柜报警系统里显示温度高报警，当6组中任意1组有2个温度测点同时达到“跳机温度150℃”时，延时5 s后，系统对保护系统发出跳机信号，且跳机信号不能自动消除，需工作人员在本系统进行手动清除。跳机信号的清除条件是系统温度低于“跳机温度150℃”，才能手动清除。

4.2 改造后测试

（1）冷态检测

冷态检测项目列表见表2。

（2）动态检测

1）风机温控启动测试

A、B、C三相分别进行风机测试：环境温度20.6℃，设定风机启动温度25℃，风机关闭温度23℃，延时0 s启动。测试结果：当RTD温度探头检测温度升至25℃时，风机启动，当温度降至23℃时，风机自动关闭；手动启停风机正常。测试结果正常。

表2 冷态检测项目列表

2）报警温控启动测试

A、B、C三相分别进行报警启动测试：环境温度20.6℃，设定报警温度25℃，延时0 s启动。测试结果：当RTD温度探头检测（2支）温度升至25℃时，报警信号输出，现地温控器控制柜报警系统里显示温度高报警；温度降至25℃以下时，报警复归。测试结果正常。

3）保护温控启动测试

A、B、C三相分别进行保护启动测试：环境温度20.6℃，设定跳机温度25℃，延时5 s启动。测试结果：当RTD温度探头检测（2支）温度升至25℃时，跳机信号输出，保护接收到跳机信号，温度降至25℃以下时，手动解除跳机信号，保护接收到解除信号。测试结果正常。

5 方案创新点及取得的效果

5.1 方案创新点

（1）改造后励磁变温控器控制柜显示屏可查看三相历史曲线。

（2）改造后励磁变温控器控制柜显示屏可查看报警信息。

（3）励磁变冷却风机加装施工过程简单，项目成本小，冷却效果明显，且未改变励磁变柜内原有的结构，未对励磁变正常运行造成任何影响；风机的启动方式设有自动和手动两种，可靠性得到保证。

（4）励磁变温控器与冷却风机实现联动，提高励磁变运行可靠性。

5.2 取得的效果

3号机励磁变改造前后测温记录见表3、4所示。

表3 3号励磁变改造前测温记录表 单位：℃

表4 3号励磁变改造后测温记录表 单位：℃

3号机励磁变运行良好，励磁变温控器未出现飘移现象，励磁变风机动作正常，三相运行温度通过跟踪观察（如表 3、表 4），已明显下降约 10～20 ℃左右。不论从原理、结构还是实际运行效果来看均优于改造前，大大提高了励磁变运行可靠性。