在智能變電站中220kV變壓器溫度監測及風冷控制系統的改進

摘 要:根據國家電網公司指導意見，2011年新建變電站將采用智能變電站設計模式。原220kV變壓器溫度監測及風冷控制系統已不能滿足需要，急需做出改進以適應智能化的要求。

關鍵詞:智能變電站 220kv變壓器

中圖分類號:TM7\t\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0139-01

主變壓器的溫度測量主要有頂層油溫的測量和繞組熱點溫度的測量。主變頂層油溫的測量主要通過安裝在主變本體的頂層油面溫度計實現，油面溫度計(機械或電子式)輸出接點控制信號或模擬信號，通過端子箱接入站內計算機監控系統。變壓器繞組溫度檢測主要采用繞組溫度計間接檢測，即通過電流補償的形式反映繞組溫度，不能真正反映繞組的熱點溫度。近年來光纖測溫技術發展迅速，是未來的發展方向。光纖測溫是通過預埋在繞組上的多個光纖溫度探頭實現測溫的。

主變風冷系統的自動控制分為按主變溫度啟動以及按主變負荷啟動兩種方式，溫度啟動一般是靠安裝在主變本體的頂層油面溫度計的輸出接點去啟動，負荷啟動一般是靠安裝在主變本體端子箱的電流繼電器的輸出接點去啟動。

在常規綜自變電站的設計中，主變頂層油溫和繞組熱點溫度(無論是光纖直測還是模擬測溫)大多是通過4mA～20mA輸出方式送至站內計算機監控系統，監控系統根據測得的模擬量值轉換為對應的溫度值，從而實現頂層油溫和繞組熱點溫度的監測，該種監測方式并沒有考慮環境溫度的影響，所測的的溫度并不能如實的反應主變的實際溫度。風冷控制系統采用常規接觸器和繼電器設計型式，沒有實現智能化控制，各組風扇的無法自動實現輪流循環投入，其機械磨損程度不一致，各組風扇的壽命離散性較大。

常規溫度監測及風冷控制系統經智能化改造，增設PLC型式的風冷控制箱，同時在此控制箱中配置專門的主變壓器冷卻監測智能單元，冷卻監測智能單元有三個主要功能:繞組熱點溫度計算、冷卻控制及絕緣老化程度監測功能。

繞組熱點溫度計算:系統可實時采集變壓器負荷電流和頂部油溫，依IEEE和IEC油浸式電力變壓器繞組熱點計算公式，實時監測繞組熱點溫度，估算出變壓器的可帶負載能力。其原理為將頂部油溫，繞組電流，額定負載電流，額定溫升，繞組參數依據IEC60076-7及GB/T15164標準計算各繞組的熱點溫度，輸出每個繞組的熱點溫度，實時顯示與趨勢分析數據到變電站智能后臺監控系統，由后臺主機估算出變壓器負載狀況。計算圖形如圖1。

冷卻控制:系統具有冷卻器監測及風扇控制功能，采用“先啟先停，后啟后停”的原則循環起停各組風扇，使各組風扇的機械磨損情況一致，延長風扇的使用壽命。利用冷卻系統中的風扇、油泵的運行電流來判斷風扇、油泵的運行狀況，對風扇、油泵實行狀況檢修，確保冷卻系統安全、可靠運行;利用接接收到的變壓器頂部油溫、繞組電流數據來判斷控制風扇、油泵的運行方式，達到控制變壓器溫度、延長變壓器的運行壽命的目的。原理如下:頂部油溫，繞組電流，頂部油溫設置點，熱點溫度設置點，負載電流設置點通過傳感單元輸入到冷卻監測智能單元，經單元處理，輸出三類信息。風扇控制信息輸出至變壓器冷卻風扇，控制風扇的開關與轉速。實時顯示與趨勢分析輸出至變電站智能后臺監控系統，提供實時監控及分析數據。冷卻故障報警輸出至變電站智能后臺監控系統，以便后臺系統在風扇故障時能及時發出報警聲光信號和將報警信號傳送至遠端集控站。

絕緣老化監測:系統根據變壓器傳輸的有功功率和無功功率等負荷參數，結合變壓器油中微水含量、繞組熱點溫度和環境溫濕度，按照IEEE C57.91-1995/IEC354標準，估算變壓器的壽命損失。系統將繞組熱點溫度作為主要參量，老化隨溫度成指數增長，同時考慮每相的嚴重負荷、濕度和氧化作用，絕緣老化按小時進行計算。

對于220kV變電站，主變壓器冷卻監測智能元按變壓器臺數進行配置。主變壓器冷卻監測智能元通過IEC 61850規約與后臺主機進行通信。可由后臺系統將信息傳送至集控站和調度端。

通過溫度監測及風冷控制系統的智能化改進，能提高變壓器風扇的使用效率及延長風扇使用壽命，增強了運行人員對變壓器狀態監測能力，能更有效的避免變壓器事故的發生，提高了變壓器運行的可靠性。