关于变压器冷却器新型智能控制柜研制的相关研究

陈曙光 胡广绪

摘 要：变压器在运行时，会受环境和温度的影响，而使变压器的温度快速上升，最终损耗变压器，这不仅影响了变压器的运行安全，而且还缩短了变压器的使用年限，所以对变压器冷却器进行研究是非常有必要的。因此，本文就对变压器冷却器新型智能控制柜研制方面进行了深入的研究，以有效提升变压器的运行安全，延长变压器使用年限。

关键词：变压器;冷却器;智能控制柜

一、变压器冷却器的控制形式

如果变压器的温度较高，则会严重的加快老化、减少使用年限，所以当变压器的温度升高时，变压器的冷却器应该也随之增大;当变压器的温度下降时，变压器的冷却器也应该随之减小。由此，为让变压器的温度处于一个合理的范围当中，就需要对不同种类的变压器实施不同的冷却形式。一般变压器冷却器的控制形式包括两种，分别为手动和自动。其中，自动控制又分为多种形式，即片式和管式散热器的冷却器，它们又被分为风扇电机和油泵电机的电源控制。（1）220kV的强油风冷冷却器。其自动控制包括三种状态，即工作状态、辅助状态和备用状态。其控制形式为：如果变压器的顶层油温超过了65℃，便会自动开启辅助冷却器，以降低温度，当温度降到55℃时，就会自动关闭;当变压器的工作状态和辅助状态发生故障时，则变压器的冷却器会自动开启备用状态，依据当前情况就可手动调整冷却器的运行状态，在此期间至少有一组冷却器会运转。（2）220kV的强油片式散热器。此种冷却器没有独立的风扇与油泵，其工作状态也只有自冷、风冷及强油风冷三种运行形态。其控制形式为：当变压器的顶层油温超过55℃时，冷却器会自动加入风扇;到达65℃时，冷却器会自动加入油泵。（3）110kV的风冷冷却器。其控制形式为：当变压器的顶层油温超过65℃时，冷却器会自动加入风扇。不过，为了避免风扇电机频繁开启，应该设置在65℃时加入风扇，在至55℃时退出风扇。

二、变压器冷却器控制柜具有的缺点

无论什么形式的控制均会存在缺点，主要缺点包括：1.冷却器的冷却容量无法持续变化，变化较为单一化，同时还不够灵活，无法满足智能化的控制要求。2.冷却器分组投入或者切除时，会造成设备故障，甚至使变压器发生跳闸。3.在辅助和备用上的冷却器加入与退出时， 会导致变压器的温度发生局部差异。4.冷却器的辅助、工作和备用分组的运行时间会发生不均衡的情况。如果冷却器采用辅助、工作和备用形式进行分组时，因为它们的功能不同会使它们的运行时间也不同。5.冷却器的辅助、工作和备用运行时间不均衡会导致冷却器的耗能较大，同时冷却器的噪音也会变大。6.冷却器油泵的高速运转会加重油流静电情况。尤其是在油循环的大型电力变压器当中，因为变压器油流过绝缘纸和绝缘纸板时，会使油流带静电，所以也被称为油流带电。经过调查能够发现，油流静电放电是影响变压器安全的主要因素;油流速度是影响油流带电的主要原因。

三、变压器冷却器新型智能控制柜

经过上述内容我们可知当前变压器冷却器的控制柜存在着很多的缺点。为有效解决这些问题，我们便研发出了PLC和变频器相融合的XBKP-PB以及XBKF-PB。其中XBKP-PB主要用于片式散热器;XBKF-PB主要用于强油循环冷却器。

（一）变压器冷却器新型智能控制柜改进内容

首先，将PLC作为冷却器的控制部分。PLC除CPU之外，还配备了模拟量输入、输出的模块，以及继电器类输入和输出的模块，同时还与上位机的通讯RS485口相连接。其中，模拟量输入模块输入的是变压器油面温度控制器的4-20mA温度信号;继電器类输入模块输入的是电源接触器的辅助触点、选择开关接点、各油泵、风扇的开关副接点以及体现风扇运行状态的变频器工况信号;继电器类输出模块输出的是各控制油泵和风扇开关的输出装置以及体现冷却器运行工况的信号;模拟量输出模块输出的是变频器调节信号。其次，将风机和油泵专用变频器作为执行设施。因为油泵和风机的控制不同，所以每组冷却器的油泵和风机需要分别配备一台变频器，以按照变压器与冷却器的运行状况，让PLC对变频器的输出频率展开调整。当变压器运行时，其负荷会变小或变大，这就会影响到变压器的损耗情况，此时热功率也会受到影响而变小或变大，这时就可以借助安装在变压器上面的油面温度控制器来把温度变化情况反馈至PLC，PLC再经过调节来改变冷却器上油泵电动机以及风扇电动机的转速，进而调整冷却器的冷却容量，最终使变压器的温度保持在合理的范围之内。不过，需要特别注意变频器的输出频率，上限频率不可超过风机或油泵的额定工作频率。如果在运行过程中，某个油泵或者风扇出现故障，则可用PLC来调节变频器的输出频率，使整个冷却器的功率不变，直到故障消除。

（二）变压器冷却器新型智能控制柜的优点

变压器冷却器控制柜通过改进之后，具有了很多的优点，主要包括：1.充分满足了智能控制的要求，能够自动的适应和跟随无级调速。2.可以平滑启动，避免了开启时冲击电流以及油流的涌动，确保了变压器的安全稳定运行。3.延长了冷却器的使用年限，并减少了维修的成本。4.改变了变压器油温的不均衡现象，并降低了油流静电事故发生的概率。5.节能减耗效果显著。6.显著降低噪音污染。7.非常利于今后的发展和控制效果。

四、总结

通过以上内容我们可知由于智能技术、计算机技术以及自动控制技术的快速发展，使得当前的技术变得越来越先进，尤其是智能控制技术已成为未来的发展主要形势。而变频调速技术属于目前完善工艺流程、提升产品效率和加快技术发展的主要方式，所以应用PLC与变频器技术的变压器冷却器新型智能控制柜必然会被大量应用，成为今后的主要发展趋势。

参考文献：

[1] 黄新波，吉树亮，朱永灿，赵隆. 智能变电站冷却控制IED设计与应用[J]. 变压器. 2012（09）.

[2] 赵琦玮. 大型变压器智能冷却器控制的研究与应用[J]. 仪器仪表用户. 2013（04）.

[3] 张世荣，唐玉玲. 高性能变压器冷却器控制系统设计[J]. 变压器. 2008（11）.

[4] 张世荣，唐玉玲. 基于PLC的变压器冷却器控制系统设计[J]. 自动化与仪表. 2008（10）.

[5] 张小景. 变压器冷却器的模糊控制系统[D]. 华中科技大学 2011.