【正文】 機保護器的輸出觸點閉合， 將使空氣開關 1ZK 的線圈勵磁，使空氣開關動作。 3ZJ 為中間繼電器的勵磁線圈， WCG 和 3ZJ 連接到凝露溫度監(jiān)控器的“凝露負載”輸出； D 為風冷控制裝置箱體內的風扇電動機，連接到凝露溫度監(jiān)控器的“溫度負載”輸出； id 為冷卻控制裝置箱體的照明裝置，一端連冷卻控制裝置的電源， N 連接控制裝置電源的中線 [41]。 斷路器可執(zhí)行可編程序控制器輸出的電源選擇控制指令，為冷卻器組及控制裝置選擇一路電源。使用簡單方便，并且模塊不需要太多的附件和放置空間，使得控制柜的體積變得更小；不易于磨損，節(jié)省維護費用；編程十分簡單，此外 S7－ 200 型 PLC 價格相對較低，降低了控制裝置的成本。 CPU224 具有 8192 字節(jié)的程序存儲器和 5120 字節(jié)的數據存儲區(qū)，能滿足程序編寫對存儲容量的要求。 S7200 型 PLC 代替了很多定時器、計數器、繼電器所實現(xiàn)的功能，該 PLC 具有位邏輯、計數、定時、移位循環(huán)、比較、數字運算等指令，同時支持子程序和中斷，能通過串口完成通訊，在控制功能方面， S7200 型 PLC 能滿足冷卻控制裝置的功能需求 [37]。輸入 為可編程序控制器提供完成控制功能所必須的數字量、模擬量；可編程序控制器采樣輸入，執(zhí)行編制的程序，根據程序設計對所采集信息進行綜合分析、判斷并作出決策，產生數字量、模擬量輸出，驅動執(zhí)行器件，完成控制功能。 凝露溫度監(jiān)控器 凝露溫度監(jiān)控器是監(jiān)視工作環(huán)境濕度、溫度，當濕度、溫度達到設定值能啟動用戶連接的凝露負載和控溫負載的一種自動化工業(yè)儀器 [10]?？删幊绦蚩刂破鞑杉儔浩鳒囟刃盘枴⑦\行狀態(tài)信號、油流繼電器反映的冷卻器油流狀態(tài)信號、反映電動機故障狀態(tài)的空氣開關狀態(tài)信號和交流接觸器狀態(tài)信號，由可編程序控制器根據送入的這些信號進行電動機、油流和接觸器故障的判斷和定位并產生投切冷卻器的控制命令，由交流接觸器執(zhí)行投切動作。 9．風冷卻器全停時，能發(fā)出報警信號，并允許帶額定負載運行 20分鐘，如 20 分鐘后頂層油溫尚未達到 75℃，則允許上升到 75℃，但這種狀態(tài) 下運行時間超過 1小時后，將變壓器高、中、低三側開關跳閘，變壓器停運?！爸鳌彪?源故障后冷卻控制裝置能發(fā)出“電源故障”信號并投入“輔”河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 9 電源，保證了冷卻裝置供電的可靠性；兩路電源都發(fā)生故障，能發(fā)出“裝置失電”信號，并能夠將全部風冷卻器切除。 。 大型油冷變壓器發(fā)熱和散熱計算 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 7 引起變壓器運行中整體溫度變化的原因主要有變壓器的損耗和環(huán)境氣溫的影響。如果輔助冷卻器的油泵、風扇電機啟動過于頻繁 ,還會進一步導致熱繼電器動作，從而使輔助冷卻器退出運行，這樣會縮短冷卻器電氣設備的使用壽命。 上述的冷卻裝置配置有其不盡人意的地方，在夏季高溫天氣時，變壓器滿負荷運行，變河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 6 壓器冷卻裝置全部投入，但其上層油溫仍高達 70℃左右。裝置以變壓器負荷、油面溫度結合的控制策略，進行冷卻器的投切控制，以冷卻器組累積運行時間基本均衡為原則進行循環(huán)投切。第二、三種冷卻方式是變電站廣泛采用的散熱方式。國標 GB109471中規(guī)定 A級絕緣的變壓器其繞組對空氣的溫升是 65℃，而最高環(huán)境溫度為 40℃，則繞組最熱點的溫度限值為 65+40=105℃。研究表明，對于采用 A 級絕緣的變壓器，當最熱點溫度為 98℃時，變壓器能獲得正常預期壽命 20— 30 年，而溫度每升高 6℃，則變壓器壽命縮短一半， 此即所謂的絕緣老化 6℃規(guī)則。有文獻提出了單負載雙電源切換控制及缺相保護控制電路和雙負載雙電源切換控制電路的原理和實現(xiàn)方法，對冷卻控制裝置電源控制部分的設計提供了借鑒。但目前大型電力變壓器的冷卻控制仍然主要采用傳統(tǒng)的繼電式控制 方式，這種控制方式存在許多弊端：控制回路接線復雜、可靠性差、故障率較高、維護工作量大，造成冷卻器運行不均衡，影響冷卻器組使用壽命，同時不利于節(jié)能；變壓器負荷波動較大造成變壓器油溫變化時，因采用溫度硬觸點控制，造成冷卻器組頻繁啟停，降低了冷卻器組的河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 3 使用壽命 ,同時加重了油流帶電現(xiàn)象；不能對冷卻器風扇、油泵電動機提供完善的保護。因此要對變壓器進行冷卻控制 [3]。變壓器的銅耗和鐵耗產生的熱量主要以傳導和對流的方式向外擴散，變壓器運行時，各部分的溫度分布極不均勻。因此，變壓器能否正常運行對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著至關重要的作用。分析與計算表明，變壓器損耗的增加與其額定容量的 3/4 次方成比例，而冷卻表面的增加只與額定容量的 1/2 次方成比例。變壓器的溫升影響它的帶負荷能力，同時會加速變壓器繞組和鐵芯所采用絕緣材料的老化，影響它的使用壽命。 冷卻控制裝置研究現(xiàn)狀 目前國內運行的電力變壓器冷卻及其 控制裝置現(xiàn)狀的分析和研究。由于繼電設備自身的局限問題，改造不能大幅度提高控制裝置的安全可靠性和實現(xiàn)先進的功能和控制策略，但文獻提出的冷卻控制裝置的問題和改造思路、方案對 設計開發(fā)具有指導意義 [10]。只要使變壓 器在溫度較高的時間內所多損失的壽命，與變壓器在溫度較低時間內所少損失的壽命相互補償，則變壓器的預期壽命可以和恒溫 98℃運行時的壽命等值。 變壓器的冷卻方式 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 5 主要有自然油循環(huán)自冷、自然油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)風冷和強迫油循環(huán)水冷四種散熱方式 [8]。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風扇吹風或循環(huán)水作冷卻介質，把熱量帶走。強迫油循環(huán)風冷卻系統(tǒng)由風冷卻器和風冷控制控制裝置兩部分組成，下面就對冷卻系統(tǒng)這兩部分的工作原理及我國運行大型變壓器冷卻裝置的配置和特點進行分析和介紹。 ，而繼電器常會出現(xiàn)線圈燒毀或接點燒死等故障，可靠性差，造成控制系統(tǒng)的可靠性不高。 ，保護功能不可靠，運行中因電動機過載和缺相而使電動機燒毀的情況經常發(fā)生。隨著變壓器溫度的升高，它們對周圍介質就有一定的溫度差，從而將一部分熱量傳結局圍介質 [5]。 變壓器溫度限值 強迫油循環(huán)變壓器頂層油溫一般不應超過表 的規(guī)定 (制造廠有規(guī)定的按制造廠規(guī)定 )。 6．濕熱季節(jié)，由凝露溫度監(jiān)控器監(jiān)視環(huán)境溫度、濕度，并能根據濕度情 況和濕度持續(xù)時間情況將全部風冷卻器投入，避免冷卻器機械部分受潮腐蝕，以保證需要時能正常投運。模塊通過小型電壓繼電器監(jiān)視兩路獨立電源的狀態(tài)（兩路獨立電源為冷卻裝置供電），判斷電源是否缺相，由兩個斷路器控制電源的投切；將兩路電源的故障信號和斷路器輔助節(jié)點所反映的電源工作狀態(tài)信號送入可編程序控制器，經可編程序控制器綜合判斷產生控制電源投切的控制命令，由斷路器執(zhí)行電源投切動作。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 11 第四章 冷卻控制裝置的硬件設計 變壓器冷卻器控制裝置要用到諸如可編程序控制器、凝露溫度監(jiān)控器、接觸器等電氣元件，本章我們介紹冷卻控制裝置設計中用到的主要電 氣元件及其在控制裝置中的應用，裝置的電氣連接。 LWK－ D2（ TH）型凝露溫度監(jiān)控器的工作原理是：監(jiān)控器通過凝露傳感器和溫度傳感器對工作環(huán)境的濕度、溫度等指標長期自動檢測、采樣；當工作環(huán) 境有凝露產生的可能時，能自動判斷并瞬間啟動凝露負載；工作環(huán)境溫度高于設定溫度值時，相應的控溫負載也將開啟；環(huán)境溫濕度低于設定要求時才停止工作，重新進入監(jiān)控狀態(tài)，如此自動循環(huán)。 可編程序控制器的選擇 [35] 根據變壓器冷卻控制裝置對可編程序控制器控制功能、輸入 /輸出性質及點數，存儲容量的要求，綜合考慮性能、可靠性、價格等方面的因素，我們選用西門子 S7－ 200 型 PLC 作為河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 14 冷卻控制裝置的控制器。不同規(guī)格的 CPU 提供的電源容量不同，需要根據實際應用就電源容量進行規(guī)劃計算，如表 所示： 表 PLC 電源計算 Table Power source putation 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 15 C P U 電 源 預 算C P U 2 2 4 A C / D C / 繼 電器系 統(tǒng) 要 求E M 2 2 1 ， 5 V 電 源 要求E M 2 2 2 ， 5 V 電 源 要求E M 2 2 3 ， 5 V 電 源 要求C P U 2 2 4 ， 1 4 輸 入C P U 2 2 4 ， 1 0 繼 電 器線 圈E M 2 2 1 ， 1 6 輸 入E M 2 2 2 ， 8 繼 電 器 線圈E M 2 2 3 ， 8 輸 入E M 2 2 3 ， 8 繼 電 器 線圈總 需 求總 電 流 差 額1 9 0 m A剩 4 7 0 m A3 8 6 m A缺 1 0 6 m A8 * 9 ＝ 7 2 m A8 * 4 ＝ 3 2 m A8 * 9 ＝ 7 2 m A1 6 * 4 ＝ 6 4 m A1 0 * 9 ＝ 9 0 m A1 4 * 4 ＝ 5 6 m A5 V 直 流6 6 0 m A減 去 以 下 電 源 需 求5 V 直 流7 0 m A4 0 m A8 0 m A2 4 V 直 流2 8 0 m A減 去 以 下 電 源 需 求2 4 V 直 流 從表中電源計算可以看出，裝置需要額外提供 24V 直流電源，需加裝直流電源后系統(tǒng)才能正常工作。變壓器冷卻控制裝置安裝地點電磁環(huán)境復雜，對設備的安全可靠性提出了更高的要求。電源各相均正常時小型繼電器 1YJ、 2YJ 和 3YJ 的常開觸點都閉合，中間繼電器1ZJ 的線圈勵磁， 1ZJ 常開觸點閉合； 1ZJ 的常開觸點連接可編程序控制的輸入端，送入電源狀態(tài)信號。同理 1JC 的常閉輔助觸點和 串聯(lián)接入 2JC 的“合閘”輸入端可以防止電源同時投入的情況發(fā)生。 冷卻器電動機保護控制電氣接線 文設計的冷卻控制裝置可以控制 8 組冷卻器，每組冷卻器由 3 個風扇和 1 個潛油泵組成。其余左側端子分別連接交流和直流電源如圖所示；右側端子 10 連接 PLC 控制接觸器輸出電源側，端子 11 連接手動 控制冷卻器按鈕； 30 連接 PLC 的“自動”輸入， 31 連接 PLC 的“手動”輸入；剩余的右側端子連接 PLC 的故障輸出電源側。輸入 、 、 分別連接 3 個溫度繼電器 1WJ、 2WJ、 3WJ 的常開觸點，指示變壓器的頂層油溫，其中溫度繼電器 1WJ 整定為切除冷卻器溫度閾值，溫度繼電器 2WJ 整定為投入冷卻器溫度閾值，溫度繼電器 3WJ 整定為“告警”溫度。 冷卻控制裝置能控制 8組冷卻器， 8組冷卻器的油流繼電器 1LJ～ 8LJ的常開觸點連接 24V直流電源和 EM223 的輸入 ～ 。 輸入 ～ 分別連接 8 組自動空氣開關 1ZK～ 8ZK 常開輔助觸點的一端，空氣開 關輔助觸點的另一端連接 24V 直流電源。采用 4 線通信，傳輸距離在 9600bps 時為 1000 米、性能穩(wěn)定。 PLC 程序采用定時器結合計數器計時的方式，冷卻器投入時就對投入冷卻器開始計時；冷卻器切除時，需要將此次運行的的 持續(xù)時間累加到累積運行時間存儲區(qū)。故障判斷。 變壓器的三側開關連接斷開延時功能塊，三側開關不全部打開，功能塊輸出有效，三側開關全部打開，功能塊輸出延時，保持有效一段時間。 上位機監(jiān)視軟 件設計 上位機監(jiān)視軟件包括串口的設置和打開、串口數據的讀取、數據的解析顯示和保存，完成對變壓器冷卻及控制裝置的監(jiān)視任務。因為讀串口函數不能一次將串口中的數據全部讀出，所以在 PLC 發(fā)送時就對數據進行了標示，上位監(jiān)視程序需要對讀入的數據進行解析才能確定發(fā)送過來的數據的具體含義。對變壓器安全、可靠運行有重要意義和實用價值。老師們淵博的知識、嚴禁求實的學風和忘我奉獻的精神使我終生受益。但是隨著電網對智能化和可靠性要求的不斷提高，對于變壓器冷卻器控制裝置來說，可在設計秒年個十變壓器冷卻控制裝置具有遠方控制功能；可以通過串口或工業(yè)以太網絡將可編程序控制器與變電站監(jiān)控計算機連接，使可編程序控制器能接受上位監(jiān)控計算機的控制 41 命令，對電源和冷卻裝置、控制裝置進行遠方操作。然后程序又繼續(xù)等待串口數據。如果串口打開不