陳曙光 胡廣緒

摘 要：變壓器在運(yùn)行時(shí)，會(huì)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(yùn)行安全，而且還縮短了變壓器的使用年限，所以對(duì)變壓器冷卻器進(jìn)行研究是非常有必要的。因此，本文就對(duì)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(yùn)行安全，延長(zhǎng)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(huì)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(shí)，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(shí)，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(gè)合理的范圍當(dāng)中，就需要對(duì)不同種類(lèi)的變壓器實(shí)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(dòng)和自動(dòng)。其中，自動(dòng)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(jī)和油泵電機(jī)的電源控制。（1）220kV的強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻器。其自動(dòng)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(guò)了65℃，便會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟輔助冷卻器，以降低溫度，當(dāng)溫度降到55℃時(shí)，就會(huì)自動(dòng)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(shí)，則變壓器的冷卻器會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟備用狀態(tài)，依據(jù)當(dāng)前情況就可手動(dòng)調(diào)整冷卻器的運(yùn)行狀態(tài)，在此期間至少有一組冷卻器會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）220kV的強(qiáng)油片式散熱器。此種冷卻器沒(méi)有獨(dú)立的風(fēng)扇與油泵，其工作狀態(tài)也只有自冷、風(fēng)冷及強(qiáng)油風(fēng)冷三種運(yùn)行形態(tài)。其控制形式為：當(dāng)變壓器的頂層油溫超過(guò)55℃時(shí)，冷卻器會(huì)自動(dòng)加入風(fēng)扇;到達(dá)65℃時(shí)，冷卻器會(huì)自動(dòng)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(guò)65℃時(shí)，冷卻器會(huì)自動(dòng)加入風(fēng)扇。不過(guò)，為了避免風(fēng)扇電機(jī)頻繁開(kāi)啟，應(yīng)該設(shè)置在65℃時(shí)加入風(fēng)扇，在至55℃時(shí)退出風(fēng)扇。

二、變壓器冷卻器控制柜具有的缺點(diǎn)

無(wú)論什么形式的控制均會(huì)存在缺點(diǎn)，主要缺點(diǎn)包括：1.冷卻器的冷卻容量無(wú)法持續(xù)變化，變化較為單一化，同時(shí)還不夠靈活，無(wú)法滿(mǎn)足智能化的控制要求。2.冷卻器分組投入或者切除時(shí)，會(huì)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(shí)， 會(huì)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(yùn)行時(shí)間會(huì)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(shí)，因?yàn)樗鼈兊墓δ懿煌瑫?huì)使它們的運(yùn)行時(shí)間也不同。5.冷卻器的輔助、工作和備用運(yùn)行時(shí)間不均衡會(huì)導(dǎo)致冷卻器的耗能較大，同時(shí)冷卻器的噪音也會(huì)變大。6.冷卻器油泵的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)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?yàn)樽儔浩饔土鬟^(guò)絕緣紙和絕緣紙板時(shí)，會(huì)使油流帶靜電，所以也被稱(chēng)為油流帶電。經(jīng)過(guò)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(guò)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(diǎn)。為有效解決這些問(wèn)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(qiáng)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(lèi)輸入和輸出的模塊，同時(shí)還與上位機(jī)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(hào);繼電器類(lèi)輸入模塊輸入的是電源接觸器的輔助觸點(diǎn)、選擇開(kāi)關(guān)接點(diǎn)、各油泵、風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)副接點(diǎn)以及體現(xiàn)風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)的變頻器工況信號(hào);繼電器類(lèi)輸出模塊輸出的是各控制油泵和風(fēng)扇開(kāi)關(guān)的輸出裝置以及體現(xiàn)冷卻器運(yùn)行工況的信號(hào);模擬量輸出模塊輸出的是變頻器調(diào)節(jié)信號(hào)。其次，將風(fēng)機(jī)和油泵專(zhuān)用變頻器作為執(zhí)行設(shè)施。因?yàn)橛捅煤惋L(fēng)機(jī)的控制不同，所以每組冷卻器的油泵和風(fēng)機(jī)需要分別配備一臺(tái)變頻器，以按照變壓器與冷卻器的運(yùn)行狀況，讓PLC對(duì)變頻器的輸出頻率展開(kāi)調(diào)整。當(dāng)變壓器運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷會(huì)變小或變大，這就會(huì)影響到變壓器的損耗情況，此時(shí)熱功率也會(huì)受到影響而變小或變大，這時(shí)就可以借助安裝在變壓器上面的油面溫度控制器來(lái)把溫度變化情況反饋至PLC，PLC再經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)改變冷卻器上油泵電動(dòng)機(jī)以及風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)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(guò)，需要特別注意變頻器的輸出頻率，上限頻率不可超過(guò)風(fēng)機(jī)或油泵的額定工作頻率。如果在運(yùn)行過(guò)程中，某個(gè)油泵或者風(fēng)扇出現(xiàn)故障，則可用PLC來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使整個(gè)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(diǎn)

變壓器冷卻器控制柜通過(guò)改進(jìn)之后，具有了很多的優(yōu)點(diǎn)，主要包括：1.充分滿(mǎn)足了智能控制的要求，能夠自動(dòng)的適應(yīng)和跟隨無(wú)級(jí)調(diào)速。2.可以平滑啟動(dòng)，避免了開(kāi)啟時(shí)沖擊電流以及油流的涌動(dòng)，確保了變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.延長(zhǎng)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(guò)以上內(nèi)容我們可知由于智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，使得當(dāng)前的技術(shù)變得越來(lái)越先進(jìn)，尤其是智能控制技術(shù)已成為未來(lái)的發(fā)展主要形勢(shì)。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(huì)被大量應(yīng)用，成為今后的主要發(fā)展趨勢(shì)。

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