论变压器冷却器控制策略

论变压器冷却器控制策略

于鹏飞210726197905096311

摘要：本文通过对变压器油纸绝缘、油带电流等影响因素的分析，笔者说明如何有效控制油温，保证变压器的工作寿命，提高其工作可靠性。根据长时间运行维护的实践，笔者简单分析常规的变压器冷却装置控制方法的缺陷，并给出相应的改进方法，从而为将来变换变压器冷却装置的控制方法提供一定的理论基础和具体的思路。

关键词：变压器;温度;制冷机;控制策略

前言

电力变压器是一种重要的电气设备。当电力负荷增加时，在运行过程中，由于变压器线圈的高温，使得变压器的油纸绝缘及其它性能受到很大的影响，从而危及到了变压器的装置安全性，降低了其工作寿命。变电所是提高变电所内温的关键设备，开展变电所制冷系统的调控方法的研究具有很强的实际应用价值。

一、变压器冷却器运行方式分析

笔者从变压器的负载和工作环境温度等方面，对变压器冷却器的运行模式进行归纳，大致分为三种:第一种是工作、第二种是辅助、第三种是备用。工作方式是将转换开关把手放在工作状态时，将已经开始运转的冷却器进行接通，这是较为普遍且传统的工作方式，占用大部分的运行时间。辅助方式是当变压器的油温达到某一程度时，或当变压器出现过流时，就可以启动冷却器。该操作方法也是较为普遍的，只是在目前的技术和装备条件下，很少出现上述情况。备用方式主要是指在其它冷却器出现故障时投入运行的冷却器。总的来说，当前广泛使用的是基于电磁元器件的逻辑接点控制的变压器风冷系统，这种系统尽管已经使用了很久，但是已经不能适应当前的发展形势，存在着如下问题:第一，控制手段单一。在实际工作中，当发生紧急状况时，以电磁元件的逻辑触点为基础的变压器风冷系统，不能实现对真实状况的有效控制，造成经济损失的增加，还会威胁到作业人员的安全。第二，这种系统在使用过程中，欠缺灵活性和稳定性。随着城市电力消费的日益增长，各种业务也随之增长，因此，为满足多方面的要求，使变压器风冷控制系统的性能更上一层楼，固有系统难以满足这么多的要求，给实践带来了诸多的不便，甚至是障碍[1]。

二、变压器风冷控制系统原理及组成

（一）系统原理

变压器风冷系统控制原理如果得不到优化，后续工作也无法达到预期效果。笔者结合当下的工作方式和各项矛盾、冲突进行了分析。首先，可以可编程控制器为中心，设计一套以可编程控制器为核心的风冷式变压器的风冷式调速系统。其次，对两个被编码的三相交流电源的两个部分，两个部分的主电源的投入方式，每个冷却机的工作方式等，经过广电隔离器，把这些信息输入到 PLC中，PLC再根据软件的逻辑，对其进行分析。

（二）变压器风冷控制系统原理的实现流程

工作原理是一个很关键的环节，它直接关系到整个风冷式变压器的运行。本文提出，要使其完全实现，可按如下方法进行:第一，由 PLC提供多种逻辑控制命令，用梯形图编写逻辑执行顺序和程序。这样做的优点是省去了很多麻烦的步骤，同时也增强了原理实现的灵活性和可靠性。在 PLC控制方面，无论是在技术、设备、原理和学术成果方面，都已经比较成熟， PLC控制的运用，为实现变压器风冷控制系统的原理，提供了有力的保证。第二，对风冷式变压器控制系统进行了电源、工作和备用冷却器的自动启动和退出操作。因为风冷式变压器控制系统的工作原理中，有很多是理论性的内容，所以必须在实际工作中加以加强。自动投入和自动退出是智能控制的关键，也是机械控制理论发展的必然方向，需要在以后的工作中加以改进。本文提出，要使其完全实现，可按如下方法进行:由 PLC提供多种逻辑控制命令，用梯形图编写逻辑执行顺序和程序。这样做的优点可省去很多麻烦步骤。在 PLC控制方面，无论是在技术、设备、原理和学术成果方面，都已经比较成熟， PLC控制的运用，为实现变压器风冷控制系统的原理，提供有力的保证[2]。

三、温度对变压器的影响

（一）温度对变压器油纸绝缘的影响

在变压器工作过程中，油纸绝缘的老化过程受到热、电、环境和机械等多种因素的综合影响，热老化是起决定性的作用。随着总的热老化反应速度的加快，绝缘材料的耐久性也随之降低。有关的调查结果显示，对于不同种类的绝缘而言，温度上升8-12摄氏度，将使其使用寿命减少一半。

（二）温度对油流带电的影响

在强制油循环冷却模式下，绝缘油既是绝缘介质，也是制冷剂。研究表明，对于变压器，温度是一个重要的因素。对其进行合理的温度控制，可以有效地抑制抑制油流带电情况的产生。由此可以看出，在保证变压器正常工作的前提下，提高其内部温度场的稳定性，对提高变压器的工作性能有着重要的作用。

四、传统变压器冷却器控制策略

作为电网中的中心，变压器具有非常复杂的结构，它的工作状况直接影响到电网的稳定运行。而在电网的运行过程中，对电网的正常工作以及对电网的正常工作有很大的影响。变压器风冷系统不仅在原理上实现了对其进行智能控制，而且在实践中还产生了巨大的经济效益和社会效益。目前正在使用的变电所冷却机的基本控制方法是：根据设备使用者的具体状况，成立若干个制冷机组。一般设备生产商都会将每个变压器的冷却装置工作状态作为一个整体来考虑，也就是将每个冷却装置的工作状态按照工作状态从短到长的顺序来排列，并在下一个循环中依次排列工作组、辅助组和备用组。该控制方法能有效地确保各机组的平衡运行，并能有效地提高机组的运行寿命。但也有很多缺陷：第一，环境温度权衡不足。在我国大多数地区，由于季节变化，导致环境温差比较大，特别是在严寒的冬天，因此，环境气温对变压器的冷却起到良好的效果。然而，作为驱动冷却器运行的关键参数，其主要参数为变压器表面温度与周围环境温度的相关数值，常规的运行方式无法随季节变化进行动态调节，导致了巨大的能量浪费。第二，降温欠均衡。常规的变压器冷却方式因多种因素无法确保冷却均衡，常发生在一台机组比另一台机组少的情况。从而缩短了变压器油的使用寿命。第三，油泵和风扇不能实现无限调节。传统变压器冷却器运行时，只有风扇、油泵等是主要的组成部分，未考虑其调速，造成冷却器进、退过程中阶梯式变化，机油流动干扰大，调速效果不佳

[3]。

五、变压器冷却器控制策略改进探讨

针对常规的变压器冷却器控制方法中所出现的环境温度不均衡以及冷却不均等问题，对其冷却器的控制方法进行了相应的修改，具体内容如下：1)按照外部环境的不同，将制冷机的运行方式划分为春秋季模式、夏季模式和冬季模式。2)针对不同的工作任务，添加变压器冷却平衡控制逻辑，确保变压器两端运行相同数量的冷却装置。这使得变压器内部的冷却更加均匀。同时，实现了每个风机、每个油泵的单独传动，改变机组成群结队运转的作法，提高机组的控制精度。该系统具有较强的灵活性、节电、延迟换油等优点。3)冰箱中风扇和泵的频率调制由变频器进行，风扇和泵的输出由变频器线性调节，使得风扇及油泵均能达到无极化速度，减少对变压器内润滑油流动干扰的影响。

六、结语

合理地调节变压器油温，有利于对变压器油纸绝缘特性和电导特性进行良好的保护，延缓变压器油的替换，对保持变压器的正常运行起到了十分关键的作用。然而，这一理论还有待于实际应用的验证。

参考文献

[1]陈熙平，刘钦，李双全.油浸式变压器冷却器控制系统逻辑优化[J].电工电气，2022(05):72-73.

[2]沈伟，曾德球.主变压器辅助位冷却器控制方式分析及改进[J].变压器，2018，55(01):67-70.

[3]武威，方纯蓓，杨东方，范浩然，郭志召.变压器冷却器控制策略改进探析[J].科技风，2017(04):95+106.