1000千伏特高压锡盟变电站变压器冷却器回路优化

1000千伏特高压锡盟变电站变压器冷却器回路优化

闫圣玉于超张培斌

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古通辽028000）

摘要：本文主要介绍了特高压变电站变压器冷却器回路的典型设计，并对高寒地区的冷却器工作方式进行了改进，提出了基于新型的PLC(可编程逻辑控制器)的冷却器回路设计。理论和实际应用证明，PLC冷却器回路具备具有简单可靠、适应性强和功能丰富等特点，可以在低温、大风扬沙和融冰融雪的恶劣的天气环境下，灵活改变运行方式以适应天气的变化，优化了回路设计，提高了特高压设备工作的可靠性和稳定性。

关键词：PLC；冷却器；回路优化

0引言

特高压输电具备超远距离、超大容量、低损耗送电的特点，建设特高压电网，促进大煤电、大水电、大核电、大规模可再生能源建设，能够推进资源的集约开发和高效利用，缓解环境压力，节约土地资源，实现能源资源在全国乃至更大范围的优化配置，具有显著的经济效益和社会效益【1】。

1000千伏特高压锡盟站坐落于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县大河口乡，是内蒙古首座1000kV特高压变电站，是锡盟～山东1000kV特高压交流输变电工程本工程的起点站，是特高压骨干网架的重要组成部分。对提高内蒙古煤电和风电基地外送能力，满足京津冀鲁地区用电负荷增长需要，改善生态环境质量具有十分重要的意义。

1000千伏特高压变电站大多采用ODFPS-1000000/1000型变压器，冷却系统采用强迫油循环风冷，冷却系统对于变压器的安全稳定运行起着至关重要的作用。锡盟站位于内蒙古高寒地区，昼夜温差大，低温、大风扬沙和融冰融雪的恶劣的天气，要求变压器冷却系统的控制方式更加灵活和可靠，而特高压变压器冷却器系统的典型设计是基于继电器的控制回路，很大程度上不能满足现场要求，因此对于锡盟站变压器冷却回路进行改进是十分必要的。

1.变压器常规冷却系统的切换回路

特高压变压器毎相配备8组冷却器，每组冷却器由油泵和风扇组成，正常4组冷却器在“工作”位置，3组冷却器在“辅助”位置，1组冷却器在“备用”位置，其控制回路由继电器实现，如图1所示。

冷却系统的工作方式设定为：主变运行时4组冷却器投入；当油面温度达到55℃、60℃或绕组温度达到75℃或高压侧电流达到0.6In时，辅助的3组冷却器投入，当油面温度降到45℃及绕组温度降到55℃及高压侧电流低于0.6In时，辅助的3组冷却器退出。当运行中任意一组冷却器发生故障，备用的1组冷却器投入。冷却器组工作方式选择由SC切换把手实现，冷却组投入和退出由继电器KM实现，按温度自动投入和退出由继电器K3实现，工作冷却器监视由继电器KT3实现，备用冷却投入和退出由继电器K4实现，备用冷却器监视由继电器KT4实现。

这种冷却器控制方式存在以下三点问题：

（1）冷却系统的工作方式变化少，仅能实现整组冷却器投退，以数量控制冷却容量，无法适应昼夜温差大，大风扬沙和融冰融雪的恶劣的天气要求，且工作方式切换只能通过手动调节实现。

（2）回路元件数量多、接线复杂，导致故障率增高，且各个厂家回路通用性差，无法统一零部件，维护修理困难。

（3）在极寒天气下，如将冷却器全部退出运行，将不满足强油风冷变压器工作要求，且还需实时监测主变油温变化情况，以便在温度升高情况下及时投入冷却器，增加运维人员工作负担。

2.基于PLC的变压器冷却系统的切换回路

2.1PLC与继电器控制系统比较

PLC（可编程逻辑控制器）的编程语言梯形图与继电控制线路十分相似，梯形图中沿用了继电控制电路中的元件名称和符号，仅有个别不同。从信号输入形式及控制功能来看，二者也是相同的。与继电控制有不同主要有：

（1）器件不同。继电控制线路由继电器组成，触点易磨损，而梯形图是由许多“软继电器”组成，无磨损现象。

（2）工作方式不同。在继电控制线路中，各继电器当条件满足时是同时动作的，即按“并行”方式工作，而在PLC控制系统中，受同一条件制约的各“软继电器”的动作，决定于程序的扫描顺序，即按“串行”方式工作，避免了继电控制的触点竞争和失配问题。

（3）实施控制的方法不同。继电控制系统的功能实现是通过硬件连线来完成，因此功能单一，不灵活，而PC的控制通过软件编程采实现，所以灵活、方便。

（4）触点数量不同。继电控制系统中继电器触点数量是有限的，而梯形图中的“软继电器”供编程使用的触点有无限对。

因此对主变冷却器的控制回路提出了技术改进方案，新回路主要采用PLC替代大部分继电器，具有简单可靠、适应性强和功能丰富等特点。

2.2锡盟站主变PLC冷却系统控制策略

锡盟站冷却器系统由8台油泵和8组风扇组成，由PLC控制，实现了油泵和风扇投入和退出单独控制。8台油泵中，工作组3台，辅助Ⅰ组3台，辅助Ⅱ组2台，工作组当冷却器均处于自动运行模式下，将按照一定条件自动投入油泵，不同类型油泵的投入条件如表1所示：

PLC控制的冷却器组会按照一定的循环时间变换类型，不同循环周期每组冷却器以不同的类型工作以达到合理分配各个冷却器组运行时间及延长冷却器使用寿命的要求，每个循环运行的时间设定为7天（7天为一周，可将切换后运行状况检查安排进周计划，便于运维检查）。冷却器组的投入和退出，运行类型的切换都由PLC自动控制实现。

3.结语

1000千伏特高压锡盟站改进了主变的冷却器控制方式，采用基于新型的PLC(可编程逻辑控制器)的冷却器回路设计。理论和实际应用证明，PLC冷却器回路具备具有简单可靠、适应性强和功能丰富等特点，可以在低温、大风扬沙和融冰融雪的恶劣的天气环境下，灵活改变运行方式以适应天气的变化，优化了回路设计（传统风冷接线方式复杂，元件模块较多），提高了特高压设备工作的可靠性和稳定性。

参考文献：

[1]国网公司.统一坚强智能电网综合研究报告[R].2009.

[2]Q/GDW383-2009.智能变电站技术导则[S].2009.

[3]Q/GDW679-2011.智能变电站一体化监控系统建设技术规范.2011.

作者简介：

闫圣玉（1992.08），男（满族），辽宁省铁岭市，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，职称：助理工程师；研究方向：变电站运维技术。

于超（1993.09），男（汉族），黑龙江大庆市单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，职称：助理工程师；研究方向：特高压运行、维护。

张培斌（1993.01），男（汉族），内蒙古自治区乌兰察布市，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，职称：助理工程师；研究方向：现从事特高压变电运维工作。