王海芹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

摘要：介紹安科瑞特高壓試驗系統，對哈爾濱天通變壓器公司試驗線(xiàn)路進(jìn)行監控，系統有自動(dòng)和手動(dòng)兩套試驗線(xiàn)路，可充分保證在某一點(diǎn)故障時(shí)，不影響正常的操作和試驗工作的進(jìn)行，主控制回路包括一次接線(xiàn)圖、電機房接線(xiàn)圖、和各試驗報表界面等。

關(guān)鍵詞：PLC;550KV;空載試驗；溫升試驗；

0 概述

    哈爾濱變壓器有限責任公司始建于1955年，是500家大電氣機械器材制造企業(yè)。70年代初就被確定為生產(chǎn)110kV級電力變壓器產(chǎn)品的定點(diǎn)廠(chǎng)，92年被確定為220kV級電力變壓器定點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng)，97年被確定為全城鄉電網(wǎng)改造獲批單位，目前為全變壓器行業(yè)骨干企業(yè)和黑龍江省變壓器企業(yè)，主要從事輸變電裝備的制造和經(jīng)營(yíng)，為客戶(hù)提供輸變電裝備和整體解決方案與化服務(wù)。

    安科瑞電氣股份有限公司于2009年6月承接哈爾濱變壓器有限責任公司由哈爾濱市政府投資7億元精心打造的“雙百萬(wàn)”工程220kV和500kV超高壓變壓器廠(chǎng)房建設中的自動(dòng)控制系統。

1、客戶(hù)需求

    試驗系統要求完成實(shí)500kV/720MVA及以下容量電力變壓器的例行試驗，試驗系統完成的變壓器產(chǎn)品試驗項目，具體內容如下：

   1.1 空載電流和空載損耗測量

   1.2 空載電流諧波測量

   1.3外施感應耐壓試驗

   1.4短路阻抗和負載損耗測量

   1.5三相變壓器零序阻抗測量

   1.6溫升試驗

2、主要物品

   2.1 工業(yè)控制計算機：主頻2.0、內存2G  2*500G硬盤(pán)、顯示器22液晶、打印機、激光A3

   2.2  UPS電源2kVA在線(xiàn)式

   2.3  PLC控制柜及控制器機柜（800×800×2200）各1臺，如下圖1所示

圖1

   2.4 特性試驗桌工作臺2000*900（mm）如下圖2所示：

圖2

   2.5 機組、中間變壓器運行參數指示儀表、監視儀表等，具體設計圖紙如下圖3、4所示；

圖3

圖4

   2.6 控制系統所需要的全部軟件，軟索引界面如圖5所示：

圖5

   2.7 500KV和220KV控制控制系統結構圖如圖6、7所示：

圖6

圖7

3、控制的主要設備

    3.1 15000kVA工頻發(fā)電機控制；

    3.2 7500kVA工頻發(fā)電機組控制（220kV試驗站與超高壓試驗大廳共用，但不能同時(shí)使用）；

    3.3 2000kVA中頻發(fā)電機組控制（220kV試驗站與超高壓試驗大廳共用，但不能同時(shí)使用）；

    3.4 2000kVA支撐變壓器控制；

    3.5 15000kVA中間變壓器控制，如圖8所示：

圖8

   3.6 主回路測量用電流、電壓互感器的控制，如圖9所示：

圖9

   3.7 900kvar-1800kvar-2700kvar無(wú)載可調補償電抗器控制；

4、試驗項目

    依據被試變壓器測試電壓，調整中間變壓器電壓分接，顯示分接開(kāi)關(guān)分接位置，確定并調整電壓互感器電壓檔位，顯示電壓互感器檔位及變比，依據被試電流大小確定并調整電流互感器檔位，顯示電流互感器檔位及變比；并保證互感器二次不開(kāi)路；確認隔離刀的位置并判斷是否正確。依據試驗電壓、電流確定過(guò)電壓、過(guò)電流的值，并進(jìn)行保護。（一般電壓不超過(guò)105%，電流不超過(guò)120%）。

    控制148kV試驗輸出母線(xiàn)的隔離刀分、合位置是否正確。對分、合位置不正開(kāi)關(guān)進(jìn)行提示，并且直到錯誤糾正后才進(jìn)行下一步操作。

    a.空載試驗

    b.負載試驗

    c.感應耐壓試驗

    以上三項為基本的功能，試驗測控系統配備自動(dòng)分段快速而無(wú)振蕩升降電壓、佳電流量程自動(dòng)選擇切換功能模塊及的發(fā)電機勵磁調節設備，系統應具有試驗速度快、試驗數據精度高、自動(dòng)記錄分析各項性能數據并實(shí)時(shí)顯示試品各項試驗結果等性能。系統配備用鼠標或鍵盤(pán)升降鍵操作的手動(dòng)“慢升”、“慢降”、“快升”、“快降”調壓按鈕（如果發(fā)電機有此功能），供用戶(hù)需要手動(dòng)調壓時(shí)使用。手動(dòng)調壓時(shí)，可隨時(shí)用鼠標手動(dòng)點(diǎn)擊“數據采集按鈕”，同步采集三相電壓平均值、方均根值、三相平均電流、試品總損耗等實(shí)時(shí)數據，并可無(wú)限制地重復采集，直到試驗人員對數據滿(mǎn)意為止。

    4.1 空載試驗                                                                  

    空載試驗由計算機根據產(chǎn)品序號調出產(chǎn)品參數或由試驗員確定試驗電壓，調整中間變壓器并確認，調整電壓互感器檔位并確認，調整電流互感器檔位并確認。操作各刀閘并判斷位置是否正確，依次合各開(kāi)關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機升壓，控制升壓速度及測量點(diǎn)位置，自動(dòng)或手動(dòng)調整，使測量點(diǎn)的位置以平均值電壓表為準誤差小于0.2%（功率分析儀誤差保證）（或缺省設置，此數據對用戶(hù)開(kāi)放，用戶(hù)可自由設定大?。?，當電壓在誤差范圍之內時(shí)，系統自動(dòng)測試，按平均值電壓校準空載損耗值，自動(dòng)保存數據如圖10所示，降低電壓，依次斷開(kāi)各接開(kāi)關(guān)并確認，試驗結束。

圖10

    試驗員可依據情況調整試驗持續時(shí)間，以便觀(guān)察被試品情況。在空載試驗中依據被試變壓器設定有過(guò)電流、過(guò)電壓、電壓不平衡保護，在保護動(dòng)作時(shí)將動(dòng)作時(shí)的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。

    4.2 負載損耗試驗

    負載損耗試驗可由計算機根據產(chǎn)品序號調出產(chǎn)品參數或由試驗員確定試驗電流、試驗電壓，調整中間變壓器，調整電壓互感器檔位并確認，調整電流互感器檔位并確認。操作各刀閘并判斷位置是否正確，依次合各開(kāi)關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機升壓，控制升壓速度及測量點(diǎn)位置，可自動(dòng)或手動(dòng)調整，當電流在誤差范圍之內時(shí)，系統自動(dòng)測試，自動(dòng)保存數據如圖11所示，降低電壓，依次斷開(kāi)各開(kāi)關(guān)并確認，試驗結束。

圖11

    試驗員可依據情況調整試驗持續時(shí)間，以便觀(guān)察被試品情況。負載損耗試驗可直接在額定分接，大分接和小分接（或試驗員確定的分接）分別進(jìn)行，數據可依次保存在數據庫中。

    在負載試驗中依據被試變壓器設定有過(guò)電流、過(guò)電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護，在保護動(dòng)作時(shí)將動(dòng)作時(shí)的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。

   4.3感應耐壓試驗

    感應耐壓試驗可由計算機根據產(chǎn)品序號調出產(chǎn)品參數或由試驗員確定試驗電壓和試驗時(shí)間，調整中間變壓器檔位并確認，調整電壓互感器檔位并確認，確定試驗電流，調整電流互感器檔位并確認。確認各刀閘位置并判斷是否正確，依次合各開(kāi)關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機升壓，控制升壓速度及測量點(diǎn)位置，可自動(dòng)或手動(dòng)調整，使測量點(diǎn)的位置以大于97%，小于101%（或缺省設置，此數據值對用戶(hù)開(kāi)放，用戶(hù)可自由設定大?。?，系統自動(dòng)計時(shí)，計時(shí)結束，降低電壓，依次斷開(kāi)各開(kāi)關(guān)并確認，如圖12所示：

圖12

    試驗員可依據情況調整試驗持續時(shí)間，以便觀(guān)察被試品情況。

    在感應電壓試驗中依據被試變壓器設定有過(guò)電流、過(guò)電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護，在保護動(dòng)作時(shí)將動(dòng)作時(shí)的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。

    4.4 溫升試驗

    該計算機系統具有外部試品溫度數據通訊接口，能實(shí)時(shí)顯示標準通訊信號數據。

    以上實(shí)測數據和計算結果數據可歸檔至數據庫，供隨時(shí)查詢(xún)、打印，如圖13所示：

圖13

   4.5 諧波分析功能：1~19次諧波，變壓器諧波分量測量與空載損耗測量同時(shí)進(jìn)行，測量19次以?xún)鹊娜嚯娏?、三相電壓諧波分量，可以列表顯示各次諧波分量的百分數并打印在A(yíng)4紙上，以上數據可保存，待日后查詢(xún)。

5、計算機、PLC網(wǎng)絡(luò )及控制保護

   5.1 系統具有人性化的人機界面：試驗開(kāi)始至結束，均有系統提示操作。

    試驗數據、試驗記錄的查詢(xún)和打印功能：所有的試驗數據均保存在系統數據庫內，可按不同的方式查詢(xún)和打印，如按試品編號、試驗日期查詢(xún)，或按試驗順序用滾動(dòng)方式進(jìn)行模糊查詢(xún)。試驗記錄格式由哈爾濱天通變壓器有限責任公司提供。系統配備與本系統主工控計算機聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )上計算機使用的軟件，供網(wǎng)上其他終端計算機查詢(xún)、打印試驗記錄和輸入直流電阻、變比等其他數據之用,如圖14所示

圖14

   5.2 系統運行中，即使計算機死機，系統也不會(huì )失控，系統具有緊急停止按紐。并采用可靠的隔離措施防止高電位進(jìn)入計算機網(wǎng)絡(luò )系統，系統應具備高可靠性。

   5.3 本系統中的計算機（試驗臺）能查詢(xún)、顯示、控制系統中的所有主要運行數據，如機組的各點(diǎn)溫度、超溫報警（如果發(fā)電機組有此通訊功能）、電流、電壓、功率、功率因素、有功功率、頻率等參數的實(shí)時(shí)值。如圖15所示：

圖15

   5.4 發(fā)電機控制

    發(fā)電機控制將分別進(jìn)行勵磁調節，勵磁電流、電壓測量。發(fā)電機輸出開(kāi)關(guān)控制；發(fā)電機輸出電流、電壓測量（三相同時(shí)顯示包括開(kāi)關(guān)柜上電磁式儀表）；發(fā)電機過(guò)電流、過(guò)電壓保護，過(guò)流、過(guò)壓保護值要有默認值和輸入值兩種方式。以上保護與電磁式速斷保護在時(shí)間上和保護值上相互配合，使保護更完善，更可靠。上述操作均在計算機上完成，如圖16所示：

圖16

   5.5 警燈、警鈴、急停按鈕：

    警燈、警鈴由計算機通過(guò)開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)控制。保證程序正確。一般在電源合閘之前，響三聲警鈴，每次2秒，在電源全部斷開(kāi)之后響一聲警鈴，時(shí)間為5秒。在安全開(kāi)關(guān)放在運行位置時(shí)，警燈亮，在禁止位置后警燈滅。

    急停按鈕在主控室和每一個(gè)控制箱上安裝，保證在發(fā)生緊急情況時(shí)可靠地斷開(kāi)電源回路，以保證人身和設備的安全。

   5.6 計算機上能看到以下4處電壓和電流的實(shí)際的A、B、C三相的顯示：

    發(fā)電機組或調壓器的輸出電壓和電流，三相共6個(gè)值；試驗中間變壓器的輸出電壓和電流，三相共6個(gè)值；（變壓器的輸出端有電流互感器）;電容器塔（如果它們投入使用的話(huà)）輸出電壓和電流，三相共6個(gè)值；（電容器塔的輸出端有電流互感器）；測量系統所測量出的加在被試變壓器上的電壓和電流。中變、電容塔、試品上的電壓是一樣的，均來(lái)自功率分析儀，如圖17所示：

圖17

6、結束語(yǔ)：

    采用PLC編程控制系統對整套試驗站的控制部分進(jìn)行集中控制，通過(guò)復雜的聯(lián)鎖及互鎖電路設計，防止人為誤操作事件的發(fā)生；所采用PLC編程控制器由德西門(mén)子生產(chǎn)，控制元器件由施奈德提供；變壓器微機綜合試驗系統由新時(shí)代工程公司設計，配合高精度進(jìn)口功率分析儀等測量?jì)x器，可對各項數據進(jìn)行測量、采集、顯示、儲存；PLC控制柜與監控系統采用光纖通訊；試驗站通過(guò)高壓隔離切換可以完成試驗電源的選用，同時(shí)可以將試驗電源控制權交由試驗臺控制；由于兩試驗室共用兩套試驗電源。接線(xiàn)較為復雜，為了保證設備和人身安全，各試驗臺設置了電氣互鎖。同時(shí)在試驗室內設置模擬運行盤(pán)，以顯示試驗系統的連接狀態(tài)，便于試驗人員掌握設備總體運行情況。

    高壓試驗系統自投入運行后，大大提高了試驗數據的準確性和數據保存時(shí)間，為實(shí)現出廠(chǎng)變壓器的可追溯性提供了基礎數據和依據，獲得使用方好評！