基于PLC的电力变压器风冷控制系统设计

基于PLC的电力变压器风冷控制系统设计

刘国良

（广东电网有限责任公司河源供电局广东河源517000）

摘要：大型变压器是电网中的核心设备，其冷却控制系统影响着变电所综合自动化系统的建设。目前，国内大型变压器采用的片散风冷冷却方式，大多数采用继电器控制机械触点的开闭驱动交流接触器线圈的模式，其控制电路的接线复杂，触点多以及自动化程度低等满足不了变电所自动化系统要求。为优化风冷控制装置，本文探讨PLC代替继电器在电力变压器风冷控制装置中的应用。

关键词；PLC；电力变压器；风冷控制

1变压器运行中温度变化原因分析

引起变压器运行中整体温度变化的原因主要有变压器的损耗和环境气温的影响。变压器损耗包括变压器的空载损耗和负载损耗，其空载损耗在变压器投运后就一直存在，负载损耗则随变压器所带负荷的大小而改变，变压器负载越大，则损耗越多，变压器的温升就越高；负载变化越大，变压器的温度变化就越大。另外从全国电力负荷市场全年运行变化的实际情况来看，天气越冷或越热，用电负荷增长就越快，变压器的温升就越高；即使在同一天，由于昼夜温度的变化和负荷峰谷差的变化叠加，更是造成变压器温度大幅度变化的一个主要因素。由于以上各种因素的影响，造成变压器温度在不断变化，将对变压器的安全、经济运行和使用寿命产生较大的影响。绝缘老化的“六度法则”表明：当变压器绕组绝缘温度在80～130℃范围内，温度每升高6℃，其绝缘老化速度将增加一倍，即温度每升高6℃，绝缘寿命就降低1/2。因此，探讨智能可靠的变压器冷却系统是必要的。

2传统变压器风冷控制装置存在的问题

目前，国内的大型电力变压器在进行散热控制时一般采用风冷冷却方式，大部分都是采用继电器逻辑控制方式，虽然能够满足部分控制功能的要求，但是存在控制回路复杂、控制方式单一、故障率高、控制误差大、耗能大等问题，难以满足电力系统现代化管理的要求。主要表现如下：

（1）缺乏必要的运行标准和规范，在运行过程中容易因冷却回路不一造成接线复杂，非常不利于后期的管理和维护。

（2）在传统的电力变压器冷却控制装置中应用分立电器元件，会使整个系统的故障频率升高，诸如出现线圈烧毁、氧化接触不良、老化速度快等问题，而且维修成本和维修难度相对也比较高，影响变压器的安全性，甚至给电力系统的安全运行带来威胁。

（3）传统的变压器冷却控制系统无法实现自动监控和智能控制，实现信息的采集于控制难度大，系统的安全性和工作效率也难以得到有效的提升，不能满足现阶段电力现智能化和信息化改革的要求。

因此，有必要探讨更加先进风冷控制系统。本文主要针对现阶段电力系统中变压器风冷控制装置存在的问题，提出了基于于PLC风冷控制装置。其工作原理主要是通过PLC采集变压器冷却控制系统的数据，通过分组投切，自动检测运行，来达到有效控制温度的目的。不仅能够实现对装置的远程控制，还具有维护方便、安全性强、可扩充性、易于维护等优势和特点，能够满足大型电力变压器智能化、无人化现代化管理的要求。

3基于西门子LOGO型PLC的风冷控制系统的设计

3.1主电路设计

风冷电源回路与控制回路均由PLC控制，风扇分两组控制，每组3台。风扇由双电源回路供电，供电电源故障时，送出故障信号，在用电源出现故障时，自动投切到另外一组电源供电。电路图如下：

3.2PLC接线及I/O口分配

I1：低油温信号（通常设定为45℃）；I2：高油温信号（通常设定为55℃）；I3：负荷信号（设为变压器容量的75%）；I4：风扇故障信号。Q1：工作风扇启停；Q2：备用风扇启停；Q4：PLC电源监控。接线如下图所示：

3.3PLC编程及功能

PLC部分实现功能：1、当出现高油温信号或负荷信号时，延时3秒（可设定其它）启动工作风扇；2、当同时出现高油温信号和负荷信号、或出现风扇故障信号时，延时2秒（可设定其它）将备用风扇接入，跟随工作风扇动作。3、当高油温信号和负荷信号至少有一个消失、且风扇故障信号消失时，备用风扇延时2秒（可设定其它）退出PLC控制。4、当低油温信号、高油温信号、负荷信号都消失时，所有风扇停止工作。5、PLC出现故障时，全部风扇投入运行。

4结束语

基于西门子LOGO型PLC的风冷控制系统的设计，与传统风冷控制系统对比，使用了编程语言代替了继电器逻辑控制，极大简化了电路，丰富了控制方式，分组灵活投切，节能环保；使用集成模块代替了分立元件，提高可靠性，大大减轻后期维护的工作量，节约了维护时间和成本；PLC强大的通信功能、模拟量处理功能、扩展功能，能够满足大型电力变压器智能化、无人化现代化管理的要求。有效提高变压器的安全性，为电网的安全、快速、持续运行保驾护航。

参考文献：

[1]吴慎芳.基于PLC的大型电力变压器风冷控制装置的研究[D].山东科技大学，2011.

[2]赵惠忠.深入浅出西门子LOGO[D].北京航天航空大学出版社，2011.