（河北国华沧东发电有限责任公司 河北省沧州市 061113）
摘要：变压器是变电所和发电厂的重要设备之一，因此对变压器实施降温控制是非常有必要的。为实现对大型变压器冷却系统的高效控制，通过对强迫油循环风冷变压器冷却器控制回路运行中出现的问题进行分析，在解决现场问题的基础上合理控制变压器上层油温，达到安全、节能双重目的。
关键词：强迫油循环变压器、冷却器 、优化分析
1、概述
目前电网上运行的电力变压器大部分仍然是油浸式变压器，其中80%以上是采用自然油循环的冷却方式。油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点，在户外场所仍为主要产品。强迫有循环风冷变压器就是在油浸式变压器的基础上再增加油泵，增大循环倍率，加强冷却效果。国华沧东发电有限责任公司（以下简称：国华沧电），采用常州东芝变压器有限公司生产的三相强迫油循环风冷变压器，1、2号主变压器与发电机为单元连接， 1、2号主变压器容量为750MVA，型号分别为：SFP-750MVA/220kV、SFP-750MVA/500kV,3、4号主变压器容量为800MVA，型号为：SFP-800000/500。主变压器的冷却方式为强迫油循环风冷，配备有七组冷却器，每组冷却器（包括一台潜油泵和三台风扇）可任意将其选定为工作、辅助、备用或停用状态。正常运行时，五组冷却器为工作，一组冷却器为辅助冷却器，一组冷却器为备用。以1号主变为例：潜油泵型号为QK15D-150-b，功率为1.5kw，流量1167L/min，扬程为5.15米油柱。冷却器型号为LK7-250/40，每台风扇功率1.5KW，。每相变压器冷却器的控制回路都是独立的，而且能够在四组冷却器之间通过各自切换把手实现“工作”、“辅助”、“备用”、“停止”功能。置于“工作”状态下的冷却器，冷却器处于运转状态；置于“辅助”状态下的冷却器，能够实现当线圈温度达到75℃，或是变压器电流达到1.05Ie时，该组冷却器自动投入运行，当线圈温度下降到65℃时辅助冷却器自动停止运行；置于“备用”状态下的，在运行冷却器故障或辅助冷却器投入后故障时，能够自动投入运行；置于“停止”位置的冷却器，其电源回路被断开。从回路设计来看，国华沧电两台主变压器冷却器的电源系统以及控制回路设计科学、完善，但在运行中还有可提高和改进之处。
2、问题分析
冷却系统是变压器的重要组成部分，它的工作保证了变压器各部分的稳定保持在规定在安全范围以内。强迫油循环风冷却系统是由风冷却器和风冷控制装置两部分组成。按照原设计，冷却器控制系统在使用中存在以下弊端：
第一、冷却器的冷却容量只能分级进行调整，不能平滑连续变化，因而无法满足电力系统日益发展的智能化控制需求。
第二、冷却器分组投入切除时，可能会导致控制系统出现故障，甚至能够导致变压器不必要的跳闸。
第三、复制、备用冷却器投入和退出运行时，可能会导致变压器内局部油温异常。
第四、分组运作的冷却器需要人工转换它的运转状态，因而难以实现电力系统无人值守的要求。
第五、传统的冷却器控制系统能耗高、噪声大。
第六、冷却器油泵的高速运转会加重油流静电现象。
3、优化改造
变压器在运行过程中，由于存在铁耗和铜耗，这些损耗都将转换成热能而向外辐射，从而引起变压器不断发热和温度升高，为了保证变压器散热良好，必须采用一定的冷却方式，将变压器中产生的热量带走，变压器散热不好会导致变压器稳定上升，超过变压器承受的温度水平时，轻则减少变压器的使用寿命，重则损坏变压器。根据研究，变压器绕组温度在规定温度极限之上每上升6°C，使用年限将缩短一半。因此，研究变压器冷却系统的安全节能运行方式，对企业节能降耗，控制发、供电成本，降低发电厂和供电所的用电率有这非常重要的意义。
以下是我就优化改造方面的一点见解：
#1、2主变共有7组冷却器，依日平均环境温度改变冷却器运行方式，5日平均环境温度5℃以下执行冬季运行方式： 2组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用、3组停用，负荷420MW以上投3组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用、2组停用；5日平均环境温度5-10℃执行春秋季运行方式：3组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用、2组停用，负荷420MW以上投4组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用、1组停用；5日平均环境温度10℃以上执行夏季运行方式：5组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用。#3、4主变共有8组冷却器，依日平均环境温度改变冷却器运行方式，5日平均环境温度5℃以下执行冬季运行方式： 2组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用、4组停用；5日平均环境温度5-10℃执行春秋季运行方式：4组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用、2组停用；5日平均环境温度10℃以上执行夏季运行方式：6组冷却器工作、1组冷却器辅助、1组冷却器备用。
#1、2主变执行冬季、春秋季运行方式时，当主变油温达55℃时，启动1组停用冷却器运行，油温降至45℃时停止。#3、4主变执行冬季、春秋季运行方式时，当主变油温达60℃时，启动1组停用冷却器运行，油温降至50℃时停止。
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当投备用方式冷却器或投辅助方式冷却器出现启动后连续运行时，应启动1组停用冷却器，正常后及时调整为规定运行方式。执行冬季、春秋季运行方式时，尽量保证冷却器在对称运行状态。
4、冷却器切换前后油温变化趋势
在保证机组负荷不变的前提下，比较了五组冷却器、四组冷却器，两组冷却器扇、一组冷却器运行时主变压器上层油温变化趋势。通过与主变压器厂家探讨，得出变压器运行温度在30～60℃为宜，同时也考虑到避免变压器辅助风扇频繁启动（24小时内2次），最终确定主变压器数量维持在了两组。（备注：试验时环境温度为：－2℃～＋5℃，）通过对冷却器运行方式前后对比：每组冷却器每天可节约电能：【9（相）×3（个风扇）+3（相）×1（台油泵）】×1.5kW×24h=1080kWh。而且还使变压器油中含水情况有较大缓解，对于保持变压器科学、安全运行有较大帮助。
5、基于PLC的变压器风冷控制系统
PLC是可编程控制器（Programmable Logical controller）的简称。它是随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的提高及微电子技术的飞速发展，在继电器控制的基础上产生的一种新型工业控制装置，是将3C（Computer Control Communication）技术融为一体，并应用到工业控制领域的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱之一。PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活、操作维护方便、结构简单等优点，目前已在机械制造、冶金、化工、交通、电子、纺织、印刷、食品、建筑等工业领域中得到广泛应用。
新型系统以西门子S7-200可编程序控制器（PLC）为核心，实现了完整的变压器风冷控制系统功能。系统以变压器顶层油温及负荷等参数作为被控量，提出了有差值裕度的投、切温度阀值的控制策略，提出了按风冷装置（油泵、风扇）的累计运行时间和累计停止时间自动均衡投切风冷装置的控制方法；此外该系统还具有通信、远方监视控制、故障定位等功能。
另外主回路选用无触点交流固态继电器代替交流接触器控制冷风装置的投切，选用电动机保护器热继电器以实现对风扇和潜油泵电机的保护。固态继电器具有关电速度快、避免触点烧坏，导致风机停运等特点，而电动机保护器集缺相、过流、堵转保护为一体，具有工作灵活可靠、安装方便、故障率低等优点。
新型系统可克服传统变压器风冷控制系统逻辑控制功能低下、不便扩展，实现了风冷控制系统的智能化，是传统变压器风冷控制器的理想替代产品。
PLC是变压器风冷控制系统的核心，基于PLC风冷控制系统的结构，PLC逻辑控制模块采集电源状态、变压器环境（包括变压器油温、综采工作面的工程质量对刮板输送机的上窜下滑的控制非常重要，在进行回采过程中，要时刻保持工作面的“三直、两平、两畅通”，在两顺槽帮部准确吊挂工作面推进牌，确保工作面平行推进。
4.2采用“加刀”或者“甩刀”方式控制
当工作面刮板运输机出现上窜时，在上端头补割三角煤即“加刀”，在工作面至下端头走空刀即：“甩刀”，从上向下推移运输机，通过加刀和甩刀调整后，再按照正常割煤工艺割煤，根据现场测量和观察可以多次调整。
4.3采用单向推溜和调整支架方向控制
单向推移刮板运输机，通过这种方式，可以人为的使刮板运输机弯曲段产生一个向上或向下的分力，当运输机出现上窜下滑严重时，可以多次单向推移运输机（正常循环为双向推溜），可以快速控制运输机的上窜和下滑。在拉移支架时，支架工利用侧调油缸利用推拉头和刮板机相互受力的作用下改变支架偏向，所有支架方向调整为一致时，再进行推溜，这样通过推拉杆方向的改变来控制运输机的上窜和下滑。当运输机出现上窜时，工作面支架方向应调整为向上端头，使支架推拉杆偏向下推移输送机，当运输机出现下滑时，工作面支架方向应调整为向下端头，使支架推拉杆偏向上推移输送机。
4.4调整两端头工作面落差方式控制
技术人员根据两顺槽平、剖面图，随时掌握两顺槽落差及工作面坡度情况，根据35101、35102、35103、35104工作面回采经验数据分析，机头超前机尾5—8m，即可防止运输机的上窜下滑。目前，35105工作面在正常推采工程中即机头超前机尾5—8m时，运输机处于稳定状态，效果良好。
4.5加强职工的教育素质
加强对职工的教育素质和操作技能的相关培训，提供他们的操作水平，训练他们在发生突发状况时的应急反应能力，针对现场出现的问题，及时调整，避免事态的进一步扩大。
结语
工作面运输机上窜下滑的控制对于高产、高效的现代化矿井非常重要，所以在工作面的回采过程中要科学、合理的采取措施进行调整，进一步提高综采工作面正规循环率，为安全、快速推进回采而提供保障。
参考文献：
[1]张晨鸿，王全明。综采工作面刮板运输机上窜下滑的控制[J]，煤，2010（4）。
[2]杨国平. 浅析综采工作面刮板输送机下滑原因及控制方法[J]. 神华科技, 2014(6):34-36.
论文作者:宋加胜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/27
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