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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(tǒng)，對哈爾濱天通變壓器公司試驗線路進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)有自動和手動兩套試驗線路，可充分保證在某一點故障時，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圖、電機(jī)房接線圖、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(zé)任公司始建于1955年，是500家大電氣機(jī)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)品的定點廠，92年被確定為220kV級電力變壓器定點生產(chǎn)廠，97年被確定為全城鄉(xiāng)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，為客戶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(zé)任公司由哈爾濱市政府投資7億元精心打造的“雙百萬”工程220kV和500kV超高壓變壓器廠房建設(shè)中的自動控制系統(tǒng)。

1、客戶需求

    試驗系統(tǒng)要求完成實500kV/720MVA及以下容量電力變壓器的例行試驗，試驗系統(tǒng)完成的變壓器產(chǎn)品試驗項目，具體內(nèi)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(yīng)耐壓試驗

   1.4短路阻抗和負(fù)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(jī)：主頻2.0、內(nèi)存2G  2*500G硬盤、顯示器22液晶、打印機(jī)、激光A3

   2.2  UPS電源2kVA在線式

   2.3  PLC控制柜及控制器機(jī)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(jī)組、中間變壓器運(yùn)行參數(shù)指示儀表、監(jiān)視儀表等，具體設(shè)計圖紙如下圖3、4所示；

圖3

圖4

   2.6 控制系統(tǒng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6、7所示：

圖6

圖7

3、控制的主要設(shè)備

    3.1 15000kVA工頻發(fā)電機(jī)控制；

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

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

    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無載可調(diào)補(bǔ)償電抗器控制；

4、試驗項目

    依據(jù)被試變壓器測試電壓，調(diào)整中間變壓器電壓分接，顯示分接開關(guān)分接位置，確定并調(diào)整電壓互感器電壓檔位，顯示電壓互感器檔位及變比，依據(jù)被試電流大小確定并調(diào)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路；確認(rèn)隔離刀的位置并判斷是否正確。依據(jù)試驗電壓、電流確定過電壓、過電流的值，并進(jìn)行保護(hù)。（一般電壓不超過105%，電流不超過120%）。

    控制148kV試驗輸出母線的隔離刀分、合位置是否正確。對分、合位置不正開關(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(fù)載試驗

    c.感應(yīng)耐壓試驗

    以上三項為基本的功能，試驗測控系統(tǒng)配備自動分段快速而無振蕩升降電壓、佳電流量程自動選擇切換功能模塊及的發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)具有試驗速度快、試驗數(shù)據(jù)精度高、自動記錄分析各項性能數(shù)據(jù)并實時顯示試品各項試驗結(jié)果等性能。系統(tǒng)配備用鼠標(biāo)或鍵盤升降鍵操作的手動“慢升”、“慢降”、“快升”、“快降”調(diào)壓按鈕（如果發(fā)電機(jī)有此功能），供用戶需要手動調(diào)壓時使用。手動調(diào)壓時，可隨時用鼠標(biāo)手動點擊“數(shù)據(jù)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、試品總損耗等實時數(shù)據(jù)，并可無限制地重復(fù)采集，直到試驗人員對數(shù)據(jù)滿意為止。

    4.1 空載試驗                                                                  

    空載試驗由計算機(jī)根據(jù)產(chǎn)品序號調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)或由試驗員確定試驗電壓，調(diào)整中間變壓器并確認(rèn)，調(diào)整電壓互感器檔位并確認(rèn)，調(diào)整電流互感器檔位并確認(rèn)。操作各刀閘并判斷位置是否正確，依次合各開關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機(jī)升壓，控制升壓速度及測量點位置，自動或手動調(diào)整，使測量點的位置以平均值電壓表為準(zhǔn)誤差小于0.2%（功率分析儀誤差保證）（或缺省設(shè)置，此數(shù)據(jù)對用戶開放，用戶可自由設(shè)定大?。?dāng)電壓在誤差范圍之內(nèi)時，系統(tǒng)自動測試，按平均值電壓校準(zhǔn)空載損耗值，自動保存數(shù)據(jù)如圖10所示，降低電壓，依次斷開各接開關(guān)并確認(rèn)，試驗結(jié)束。

圖10

    試驗員可依據(jù)情況調(diào)整試驗持續(xù)時間，以便觀察被試品情況。在空載試驗中依據(jù)被試變壓器設(shè)定有過電流、過電壓、電壓不平衡保護(hù)，在保護(hù)動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。

    4.2 負(fù)載損耗試驗

    負(fù)載損耗試驗可由計算機(jī)根據(jù)產(chǎn)品序號調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)或由試驗員確定試驗電流、試驗電壓，調(diào)整中間變壓器，調(diào)整電壓互感器檔位并確認(rèn)，調(diào)整電流互感器檔位并確認(rèn)。操作各刀閘并判斷位置是否正確，依次合各開關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機(jī)升壓，控制升壓速度及測量點位置，可自動或手動調(diào)整，當(dāng)電流在誤差范圍之內(nèi)時，系統(tǒng)自動測試，自動保存數(shù)據(jù)如圖11所示，降低電壓，依次斷開各開關(guān)并確認(rèn)，試驗結(jié)束。

圖11

    試驗員可依據(jù)情況調(diào)整試驗持續(xù)時間，以便觀察被試品情況。負(fù)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(shù)據(jù)可依次保存在數(shù)據(jù)庫中。

    在負(fù)載試驗中依據(jù)被試變壓器設(shè)定有過電流、過電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護(hù)，在保護(hù)動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。

   4.3感應(yīng)耐壓試驗

    感應(yīng)耐壓試驗可由計算機(jī)根據(jù)產(chǎn)品序號調(diào)出產(chǎn)品參數(shù)或由試驗員確定試驗電壓和試驗時間，調(diào)整中間變壓器檔位并確認(rèn)，調(diào)整電壓互感器檔位并確認(rèn)，確定試驗電流，調(diào)整電流互感器檔位并確認(rèn)。確認(rèn)各刀閘位置并判斷是否正確，依次合各開關(guān)并驗證是否合上，控制發(fā)電機(jī)升壓，控制升壓速度及測量點位置，可自動或手動調(diào)整，使測量點的位置以大于97%，小于101%（或缺省設(shè)置，此數(shù)據(jù)值對用戶開放，用戶可自由設(shè)定大小），系統(tǒng)自動計時，計時結(jié)束，降低電壓，依次斷開各開關(guān)并確認(rèn)，如圖12所示：

圖12

    試驗員可依據(jù)情況調(diào)整試驗持續(xù)時間，以便觀察被試品情況。

    在感應(yīng)電壓試驗中依據(jù)被試變壓器設(shè)定有過電流、過電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護(hù)，在保護(hù)動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質(zhì)。

    4.4 溫升試驗

    該計算機(jī)系統(tǒng)具有外部試品溫度數(shù)據(jù)通訊接口，能實時顯示標(biāo)準(zhǔn)通訊信號數(shù)據(jù)。

    以上實測數(shù)據(jù)和計算結(jié)果數(shù)據(jù)可歸檔至數(shù)據(jù)庫，供隨時查詢、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進(jìn)行，測量19次以內(nèi)的三相電流、三相電壓諧波分量，可以列表顯示各次諧波分量的百分?jǐn)?shù)并打印在A4紙上，以上數(shù)據(jù)可保存，待日后查詢。

5、計算機(jī)、PLC網(wǎng)絡(luò)及控制保護(hù)

   5.1 系統(tǒng)具有人性化的人機(jī)界面：試驗開始至結(jié)束，均有系統(tǒng)提示操作。

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

圖14

   5.2 系統(tǒng)運(yùn)行中，即使計算機(jī)死機(jī)，系統(tǒng)也不會失控，系統(tǒng)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(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性。

   5.3 本系統(tǒng)中的計算機(jī)（試驗臺）能查詢、顯示、控制系統(tǒng)中的所有主要運(yùn)行數(shù)據(jù)，如機(jī)組的各點溫度、超溫報警（如果發(fā)電機(jī)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(shù)的實時值。如圖15所示：

圖15

   5.4 發(fā)電機(jī)控制

    發(fā)電機(jī)控制將分別進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)，勵磁電流、電壓測量。發(fā)電機(jī)輸出開關(guān)控制；發(fā)電機(jī)輸出電流、電壓測量（三相同時顯示包括開關(guān)柜上電磁式儀表）；發(fā)電機(jī)過電流、過電壓保護(hù)，過流、過壓保護(hù)值要有默認(rèn)值和輸入值兩種方式。以上保護(hù)與電磁式速斷保護(hù)在時間上和保護(hù)值上相互配合，使保護(hù)更完善，更可靠。上述操作均在計算機(jī)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(jī)通過開關(guān)輔助接點控制。保證程序正確。一般在電源合閘之前，響三聲警鈴，每次2秒，在電源全部斷開之后響一聲警鈴，時間為5秒。在安全開關(guān)放在運(yùn)行位置時，警燈亮，在禁止位置后警燈滅。

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

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

    發(fā)電機(jī)組或調(diào)壓器的輸出電壓和電流，三相共6個值；試驗中間變壓器的輸出電壓和電流，三相共6個值；（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）輸出電壓和電流，三相共6個值；（電容器塔的輸出端有電流互感器）；測量系統(tǒng)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，均來自功率分析儀，如圖17所示：

圖17

6、結(jié)束語：

    采用PLC編程控制系統(tǒng)對整套試驗站的控制部分進(jìn)行集中控制，通過復(fù)雜的聯(lián)鎖及互鎖電路設(shè)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子生產(chǎn)，控制元器件由施奈德提供；變壓器微機(jī)綜合試驗系統(tǒng)由新時代工程公司設(shè)計，配合高精度進(jìn)口功率分析儀等測量儀器，可對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行測量、采集、顯示、儲存；PLC控制柜與監(jiān)控系統(tǒng)采用光纖通訊；試驗站通過高壓隔離切換可以完成試驗電源的選用，同時可以將試驗電源控制權(quán)交由試驗臺控制；由于兩試驗室共用兩套試驗電源。接線較為復(fù)雜，為了保證設(shè)備和人身安全，各試驗臺設(shè)置了電氣互鎖。同時在試驗室內(nèi)設(shè)置模擬運(yùn)行盤，以顯示試驗系統(tǒng)的連接狀態(tài)，便于試驗人員掌握設(shè)備總體運(yùn)行情況。

    高壓試驗系統(tǒng)自投入運(yùn)行后，大大提高了試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)保存時間，為實現(xiàn)出廠變壓器的可追溯性提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)，獲得使用方好評！