可编程控制器在变压器通风回路上的应用

可编程控制器在变压器通风回路上的应用李世东张良吴群雄郑州热电厂1、问题的提出我厂#3、#4、#5高厂变分别担任着#3、#4、#5机正常运行时的辅机电源供给，其运行状态的好坏直接关系着机组的安全运行。高厂变额定容量为31500/20000-11500(kVA)，额定电压为:15.75±2×2.5%/6.3--6.3(kV)，额定电流为:1154.5/1833—1054(kA),冷却方式:自冷/风冷63%/100%。根据运行规程:油浸式变压器运行中，上层油温一般不超过85℃，最高不超过95℃，油浸风冷变压器，当上层油温超过55℃或电流达到高压侧额定电流的60℃时，风扇应能投入运行。当上层油温低于45℃时，风扇应能自动停止运行。由上可知，大型变压器通风装置运行的好坏直接影响着变压器及整个机组的安全运行。2、通风回路存在的问题2．1高厂变通风回路采用的是传统的以温度继电器、中间继电器、交流接触器等组成的通风回路。2．2高厂变通风回路设计不合理，通风装置运行情况不好，曾多次出现因通风回路问题造成通风装置不能正常工作的情况，并且通风回路还影响其它保护回路，影响着其它保护的正常运行。2．3通风回路设计不完善，通风装置出现异常情况，如操作电源消失、风机接触器频繁启动，温度接点不对等异常情况，不会发信号，运行人员无法监视设备的正常运行情况。对运行中出现的一些问题，如:98年2月因为#4高厂变通风回路中的电流启动通风回路问题，造成电路板烧毁，并且影响到其他保护，造成6304开关跳闸，6kVⅢ段母线失压，机组出力降低，严重危胁机组的安全运行。99年6月#3机高厂变通风回路控制电源保险熔断，造成高厂变通风全停，致使高厂变温度升高，因电气回路不会发信号，运行人员无法监视，幸亏运行人员及时发现，否则就会因为通风全停造成高厂变变压器停运，甚至造成变压器过热烧坏，机组停运。另外还经常出现因温度高低接点不好造成接触器频繁启动，接触器触点烧毁等问题。具体回路示意如附图1所示。（点击下图可放大）3、技术思想对于高厂变通风回路的问题，我们经过仔细研究，发现主要原因是:回路功能简单，交直流回路干扰，端子箱位置小。用传统的方法来解决回路功能简单，可以通过填加继电器和完善回路，增强逻辑判别，但负作用是使交直流干扰更加严重，并且由于端子箱小，将使设备过于拥挤、杂乱;解决交直流回路干扰和端子箱小的问题，需要重新敷设电缆进行交直流分开和安装新端子箱，投资大，工期长。因此不能按传统思想去解决高厂变通风的问题。于是我们考虑利用新技术来解决。我们将高厂变通风回路存在的问题进行分类:1、温度高低接点接触不好，频繁启动风机接触器，造成接触器和温度高低接点经常损坏，同时温度高低接点还容易接反。由于原温度启动通风回路设计过于简单，所以要增加逻辑判断功能，在温度高低接点接反时用回路报警或采取保护措施来解决。2、交直流回路相互干扰，电流启动通风回路不能投运。主要由于过流启动通风回路的接点在通风交流回路中，其控制电压为交流220V，而过流启动通风回路的接点由保护继电器提供，其工作电压为直流24V，这样就造成了保护插件中既有强电又有弱电，保护的可靠性降低。解决上述问题的新技术可采用可编程控制器、单片机、工控机等。根据我厂的实际情况进行比较，选用可编程控制器进行工作既简单可靠又能满足要求，施工方便，造价较低。可编程控制器有输入、输出回路相隔离，中间逻辑回路采用程序实现，而非继电器接点实现，且回路动作可以记忆，因此避免了输入、输出回路的相互干扰。4、实施方法4.1选用合适的可编程控制器目前我国市场上有许多种可编程控制器，如三菱、日立、欧姆龙、西门子、ABB等多种品牌和型号，各型号的编程原理大致相同，但编程工具各不相同，特性和运行参数也不相同。经分析我们选用了欧姆龙CPM1A-20CDR-A型编程控制器。4.2制定技术方案由于高厂变通风控制端子箱位于高厂变附近，其工作环境较恶劣，环境温度、电磁干扰等运行指标变化较大，为可靠起见将可编程控制器的固定地点选在位于集控室内的电气保护间。根据原来的设计方案，我们根据可编程控制器的工作特点，将接点输入量定为“温度低接点”“温度高接点”“电流启动接点”“风机故障接点”，接点输出量定为“风机启动接点”“通风故障接点”。由于CPM1A-20CDR-A型可编程控制器的接点输出容量为AC250V/2A(COSΦ=1)、DC24V/2A，输出的接点均为常开接点，因此我们的硬件方案为每个高厂变通风回路选用一台CPM1A-20CDR-A型可编程控制器和两个交流220V中间继电器。4.3实施方案2000年4月我们在#5机大修期间对#5高厂变通风回路进行了改进，改进后至今运行情况良好，风机启动和故障报警功能都通过了实际运行的检验。6月我们又对#4高厂变通风回路进行了改进，改进后至今运行情况良好，风机启动和故障报警功能也都通过了实际运行检验，达到了此项科技项目的预期目标。具体回路示意如图2所示。（点击下图可放大）为了检测可编程控制器在继电保护回路中普遍应用的可行性，我们在#4高厂变通风端子箱内装设了专用程序可编程控制器，检验其在恶劣环境下的工作情况，此可编程控制器不影响#4高厂变通风回路的工作。5、效果检查5.1对原有的高厂变通风回路进行了改进，使其更合理、更可靠解决了原有的交直流回路混用的问题。原回路中，高厂变过流启动通风回路采用的是交流220V系统，而其启动接点却在高厂变保护中，工作电压为直流24V。交流回路对直流回路的工作产生干扰，使其误发信号，甚至产生误动等恶果。此回路于98年2月退出运行。现由于可编程控制器的输入电压采用的是直流24V的系统，改变了原来交直流回路混用带来相互干扰的问题。因此经可编程控制器改造后，高厂变过流启动通风回路可以恢复正常运行，提高了设备的可靠性。5.2完善了高厂变通风回路的故障报警系统原故障报警只有风机故障报警功能，现加入了操作电源消失报警、风机故障报警、PLC程序故障报警、输入温度节点错误报警功能。防止了以下情况造成的通风故障。(1)操作电源消失造成的风机不能正常启动(2)某一风机故障造成的通风能力不足(3)PLC程序故障引起的通风回路不能正常工作(4)输入温度高节点和温度低节点错误造成的通风回路频繁启动，损坏启动接触器和风机5.3具有可扩展性，为今后微机综合控制提供扩展接口使用上位链接通信，可从上位计算机控制、监视运行中的PLC，并可通过网络进行监视、控制，达到协调、远方工作的功能。6、今后设想可编程控制器有输入、输出回路相隔离，中间逻辑回路采用程序实现，而非继电器接点实现的特点，且回路动作可以记忆，避免了输入、输出回路的相互干扰，复杂回路中某一中间接点接触不好所造成的回路运行不正常。回路运行的记忆功能也可以提供事故状态下的简单动作记忆功能，对于锅炉、汽机电动机的连锁回路，输煤段、五期化水段的BZT回路，发电机同期，中央信号等二次回路均符合中间回路多，由接点组成的逻辑判别多的特点，利用可编程控制器改造将会达到使回路更加可靠的目的，且利用可编程控制器的简单记忆功能可方便地进行事故分析。我们此次进行的可编程控制器在继电保护二次回路研究，对于今后继电保护的二次回路工作提供了一种可靠有效的方案。⊙