1、應用背景

主變壓器是水電廠三大設備之一，其主要功能是改變電壓等級、輸送交流電能。由于結構和工作原理方面的原因，變壓器運行時不可避免會產生鐵損、銅損，并轉化為熱量令變壓器溫度升高。

過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行對于變壓器的正常工作異常重要，如我公司《運行規程》規定：變壓器帶負荷過程中，如全部冷卻器失去電源，允許繼續運行20 min，但最長時間不得超過1 h(視油溫而定)。我公司共有4臺主變，容量90-150 MVA不等，#2、#3、#4主變冷卻器均為強迫油循環風冷卻方式。冷卻器原自動控制回路主要由常規繼電器組成，運行維護中主要存在如下問題：設備殘舊，絕緣低，回路元件數量多、接線復雜、通用性差，故障率高等，同時由于使用年限已久，備品備件缺乏，有的回路還存在寄生現象，給檢修維護工作造成一定困難，也不能滿足公司運行“少人值守”的需要。

因此，公司相關部門對主變冷卻器的控制回路提出了技術改進方案，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，使控制線路具有簡單可靠、適應性強和功能豐富等特點。下面以#2主變冷卻器控制回路改造為例說明可編程控制器的應用。

2、冷卻器起停控制、運行監視功能實現

2.1 冷卻器自動控制目標

規程規定各種運行狀態下須投入冷卻器組數見表1。

表1 規程規定各種運行狀態下須投入冷卻器組數

注：1)根據主變冷卻器處于空載或帶負荷狀態投入位于“工作位置”的冷卻器組；
2)當主變油溫達到整定值(55℃)或負荷電流大于70％則再投入位于“輔助位置”的冷卻器組；
3)當處于“工作位置”或“輔助位置”的冷卻器組出現故障不能正常運行時，投入位于“備用位置”的冷卻器組。

2.2 冷卻器工作狀態

#2主變冷卻器共8組，分為以下4種狀態運行：

狀態1：空載1、2組；負載l、2、3、4、5、6組；輔助7組；備用8組
狀態2：空載3、4組；負載3、4、5、6、7、8組；輔助1組；備用2組
狀態3：空載5、6組；負載5、6、7、8、l、2組；輔助3組；備用4組
狀態4：空載7、8組；負載7、8、1、2、3、4組；輔助5組；備用6組

4種狀態問的切換每15天一次，由“定時切換”或“人工設定”實現。處于“人工設定”時，由運行人員在觸摸屏設定分配冷卻器組處于何種狀態；當處于“定時切換”方式時，由可編程控制器流程內設定實現自動切換。

2.3 框圖

可編程控制器流程的合理設計是回路的正常工作和穩定運行的關鍵因素。根據冷卻器工作特性和控制目標，設定可編程控制器系列框圖見圖1。

圖1 冷卻器控制回路框圖(PLC部分)

3、運行維護

因流程設計合理簡捷，#2主變冷卻器控制回路投運后，運行穩定可靠，同時，可編程控制器與觸摸屏配合使用，人機界面友好，使日常維護工作變得簡單而方便。示例如下。

3.1 接點更改

如#2主變22o2開關輔助接點原來取用的是閉接點，在改為開接點后，只需修改一下PLC流程。

3.2 消除主變溫度臨界時的影響

因流程內設置冷卻器組的起停與主變溫度有關，運行中發現，當主變溫度表溫度在冷卻器啟動值上下跳動，即處于臨界狀態時，會導致冷卻器瞬間起、停，極容易造成電機損壞，針對這一現象，我們在PLC流程中設了一個延時回路，問題馬上得到解決。

3.3 實現“定時切換”功能

改造前，冷卻器投入組數等運行方式由運行人員人工定期切換，既繁瑣又不方便(主變平臺與運行值班室相距較遠)，現在在PLC流程內部設置即可實現自動“定時切換”，同時周期可任意選擇，簡單方便，減少了運行人員工作量。

3.4 外部回路異常時的報警功能

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自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常見的按鈕或繼電器觸點的熔焊及氧化造成回路短路或開路故障；操作保險熔斷使控制回路失電；熱元件動作等，PLC一旦自動檢測到元件故障，不僅具有報警功能，而且通過觸摸屏能立即顯示故障狀況，使維護人員能迅速判斷出故障原因。

4、結束語

#2主變冷卻器回路投運后3年多的運行結果表明，以微型可編程控制器為核心的冷卻器控制回路能夠滿足電廠主變冷卻器自動控制要求，并且具有先進、可靠、控制性能好等優點。我公司在#2主變冷卻器控制回路可靠運行后，又相繼完成了#3、#4主變冷卻器控制回路的改造，極大地提高了勞動生產率，有效地解決了生產中的很多問題：如減少了生產過程中冷卻器的突發故障，縮短了生產準備時間和搶修時間，減少了維護人員的勞動強度等，推進了我發電公司設備管理現代化發展進程，是運行實行“無人值班”(少人值守)的可靠保障。