李家峡水电站4T主变压器冷却控制系统的改造.pdf

第 2 4 卷 第 3 期 2 0 0 5年 9月 青海电力 QI NGHAI EL ECTRI C P 0Ⅵ， 】 R Vo 1 ． 24 No． 3 Se p． ， 2 0 0 5 李家峡水 电站 4 T主变压器冷却 控 制 系统的改造 邹丽生 黄河发电运营有限公司， 青海 西宁 8 1 0 0 0 3 摘要 为提高李家峡水电站设备 自动化水平， 满足电厂“ 无人值班， 少人值守” 的需要， 李家峡水电站对 4 T 主变冷却系统进行了技术改造。文章根据电厂实际情况， 从 自动控制原理人手 ， 分析了 4 T主变压器冷却控 制系统改造的可行性， 通过对其冷却系统进行了 P L C方式和常规方式双重控制， 实现了主变冷却系统保护 主变冷却水中断保护、 主变冷却器全停保护 的双重化配置， 完成了主变冷却控制系统保护回路的改造， 保证 了机组 健康 、 稳定地运行。 关键词 主变压器； 冷却系统； 双重控制； 保护回路 ； 改造 中图分类号 T M4 0 3 ． 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 8 1 9 8 2 0 0 5 0 3 0 0 4 0 0 4 Tr a n s f o r ma t i o n o f t he 4 T M a i n Tr a n s f o r me r Co o l i ng Co nt r o l S y s t e m o f L U i a x i a Hy d r o p o we r S t a t i o n ZOU Li s h e n g Ab s t r a c t I n o r d e r t o i mp r o v e e q u i p me n t a u t o ma t i o n l e v e l o f L i j i a x i a h y d r o p o we r s t a t i o n a n d me e t t h e r equ i r e me n t o f ” u n a t t e n d e d an d l e s s o n d u t y ” ，t h e s t a t i o n h a s ma d e s o me t r a n s f o r man t io n o n t h e c o o l i n g s y s t e m o f 4 T main t r a il s f o r me r ．Th e p a p e r an a l y s e s t h e f e a s i b i l i t y o f t h e t r a n s f o r ma t i o n t h r o u g h a u t o ma t i c c o n t r o l p r i n c i p le a n d c o mb i n i ng wi t h t h e p r a c t i c a l s i t u a t io n o f t h e s t a t io n ．T h r o u g h c a r r y i n g o u t t h e d o u b l e c o n t r o l s y s t e m i ． e ． P L C a n d n o r ma l mo d e o n t h e c o o l i ng s y s t em ，t h e s t a t i o n r e a l i z e s p r o t e c t i o n ’ S d u p l e x con f i g u r a t i o n o f t h e ma i n t r a n s f o rm e r c o o l i ng s y s t em t h e i n t e r r u p t i o n p rot e c t i o n o f t h e c o o l i n g w a t er and t h e w h o l e s t o p p a g e o f t h e mo l e r ； c o mp l e t e s t h e p r o t ec t io n l o o p ’ S t r a n s f o r ma t i o n o f t h e ma i n t r a n s f o rm e r c o o l i n g co n t r o l s yst em ，t h u s gu a r a n t ee t h e s t a b l e o p e r a t i o n o f t h e u ni t ． Ke y wo r d s M a i n t r a n s f o rm er ； Co o l i n g s y s t em；Do u b l e con t r o l ；P r o t e c t i o n l o o p ；Tr a n s f o r ma t i o n 1 系统概况 李家峡水 电站 电气 主接 线 采用 3 ／ 2接线 方 式 ， 目前有四串运行 ， 每串有主变 1台， 额定容量 为 4 5 0 MVA， 其冷却方式为强迫 油循 环水冷却 ， 使热油经过强水冷却器冷却 后 ， 再用潜油泵送 回 变压器 ， 起到冷却变压器油的作用 。每 台主变冷 却系统有外循环潜油泵 5台， 正 常运行方式 是 3 台投工作 ， 1台投备用 ， 1台投辅助 。李家峡 电站 自投产以来 ， 冷却油系统控制方式一直采用常规 控制 ， 为提高李家峡水电站设备 自动化水平 ， 满足 水电厂“ 无人值班 少人值守 ” 的需要 ， 提高设备 运行可靠性 ， 故对 4 T主变冷却系统进行了技术改 造。改造 内容 主要包 括 增 设 P L C 自动控 制 回 路 ； P L C 通 过 MO D B US与 计 算 机 监 控 系 统 L C U3 、 L C U4连接 ； 将原先的冷却控制 盘和潜油 泵控制盘合并到一面屏内， 实现 4 T主变 5台潜油 泵 、 1个 总进水 电动 阀及 4个正 反 冲 电动 阀 的 作者简介 邹丽生 1 9 7 3 一 ， 男 ， 四川 隧宁人 ， 现从事发 电厂 运行 专业 。 收稿 日期 2 0 0 5 0 1 1 2 维普资讯 第 3 期 邹丽生 李家峡水电站4 T主变压器冷却控制系统的改造 4 1 P L C自动控制 和常规控制两种功能 ； 冷却系统保 护回路完善。第 四串 4 GT单元 电气主接线 图及 4 T主变冷却系统图如图 1 、 图 2所示 。 李官 r N I 母 4 T l 8 0 4 D L n 5 ⋯ 图 1’ 4 G T单元电气主接线图 主变冷却水管 排 至 尾 水 图 2 4 T主 变冷却 系统 图 2自动控制原理 李家峡水电站主变压器冷却系统投运和停运 原则是主变运行时 ， 其冷却 系统应投入运行 ， 相反 主变停运时， 主变冷却系统应退 出运行 。所 以正 确的判断主变是否运行是 自动控制主变冷却 系统 运行 的关 键。如 图 1所 示 ， 4 T 主 变低 压 侧 经 1 8 0 4 1隔离 刀闸、 1 8 0 4 D L与 4 G发 电机 相连 ， 经 6 1 4 DL与厂用 电母线相连 ； 高压侧 经 3 3 4 2 6隔离 刀闸接入 3 3 0 k V开关站。当4 T主变压器退出运 行时 ， 只需拉 开 4 T主变高压侧 3 3 4 2 6刀 闸、 发电 机 出口开关 1 8 0 4 D L及 1 8 0 4 1刀闸、 厂高变 1 4 T、 低压侧开关 6 1 4 D L即可， 主变高压侧 两个开关 3 3 4 0 DL 、 3 3 4 2 DL仍可环 网运行 ， 以保证系统的安 全可靠性 。 原设计的 4 T主变冷却系统控制 回路中， 判别 主 变 投 入 运 行 的 条 件 是 3 3 4 0 DL 、3 3 4 2 D L、 1 8 0 4 D L 3 个开关 中任意一个开关在合 闸状态 ， 主 变停 止 运 行 的 判 别 条 件 是 3 3 4 0 D L、 3 3 4 2 D L、 1 8 0 4 D L 3 开关全部在跳 闸状态即可。4 T主变压 器冷却系统控制 回路 中， 对冷却水及潜油泵 的 自 动控制就是根据以上变压器运行与停止条件来实 现的， 这显然不合理 ， 因为 4 T主变退 出运行 而高 压侧开关环网运行 时， 主变冷却系统不会停止仍 将运行。故用 主变 高压侧 开关 3 3 4 0 DL 、 3 3 4 2 D L 的状态来表征主变的运行状态是不合理的。 在对 4 T主变冷却系统的改造中， 更改了主变 运行状态的判别条件 ， 即 4 T运行的判别条件是 1 3 3 4 0 D L、 3 3 4 2 D L中任意一个 开关合 闸 3 3 4 2 6隔离刀闸合闸； 2 1 8 0 4 D L合 闸 1 8 0 4 1隔离 刀闸合 闸。若 主变的运行条件不满足则认为主变停止运行。 相应的在 4 T冷却系统 自动控制回路中， 根据 以上主变运行状态的判别条件来投入和停止冷却 系统 ， 这是 比较合理 的。4 T主变冷却 系统改造 后 ， 可以实现对其冷却系统进行 P C L方式和常规 方式双重控制 ， 具体控制原理如下 1 4 T投入运行 时， 工作 潜油泵 自动投入 运 行 ， 同时打开 4 2 1 D DF阀； 2 4 T停止运行 时， 工作 潜油泵 自动停止 运 行 ， 同时关 闭 4 2 1 DD F阀； 3 冷却 水 阀门正 冲运 行方式 为 4 2 1 D DF常 开 ， 4 2 2 D DF 、 4 2 4 D DF开 ， 4 2 3 D DF、 4 2 5 D D F关； 4 冷却 水 阀 门反 冲运行方式 为 4 2 1 D DF常 开 ， 4 2 3 D DF 、 4 2 5 D DF开 ， 4 2 2 D DF、 4 2 4 D D F关 ； 5 潜 油泵运行 方式 为正常时 ， 3台泵在 “ 工 作” 位置 ， 1台泵在“ 辅助” 位置， 1台泵在“ 备用” 位 置 6 辅助泵按主变油温 Ⅱ 定值 5 5℃ 或主变 线圈温度 定值 7 0℃ 时 自动启 动， 按主变 油温 l D 2 D 2 一 l D 2 ∞ 弘 铊 铊 ～ ～ ～ ～ 一 ～ ～ ～ 旧 维普资讯 4 2 青海电力 第 2 4卷 I 定值 5 0 ℃ 自动停止 ； 7 辅助泵在工作泵或备用泵故障时 即任一 台潜油泵油流中断或潜 油泵热耦继 电器动作 自 动启动 8 4 T投运后 ， I、 Ⅱ段工作 电源均消失或 5 个潜油泵油流全部中断 ， 认为冷却器全停； 9 冷却器全停后 ， 延时 1 mi n 发故障信号 ； 1 0 冷却器全停后 ， 且 4 T油温Ⅲ达到定值 7 0 ℃ ， 延时 1 0 mi n发跳闸令 ， 并发跳闸信号 ； 1 1 冷却器全停后， 延时 6 0 mi n发跳闸令 ， 并 发跳闸信号 ； 1 2 4 T运行中冷却水 中断后 ， 延时 1 mi n发 故障信号 ； 1 3 4 T运行 中冷却水 中断延时 6 0 rai n发跳 闸令 ， 并发跳闸信号 ； 1 4 冷却水正反 冲方式由切换把手进行 ； 1 5 两路油泵工作电源 I、 Ⅱ段之间实现备 自 投功能。 3 主变冷却系统保护回路完善 4 T主变 冷却 控 制 系统 由常规 控 制换 型 为 P L C和常规双重控制后 ， 为实现主变冷却系统保 护 主变冷却水中断保护 、 主变冷却 器全停保护 的双重化配置 ， 对原主变冷却控制系统保护 回路 进行了改造 ， 具体改造如下 3 ． 1 原 4 T主变冷却系统保护 回路 r I 、 一 一 一 一 一 一 i l 油温 。 I K ．3 故障信 号 0卜_／ ／ ’ 图 3 原 4 T主 变冷 却 系统微 机保 护 回路 图 1 微机保护 回路 a ． 主变冷却水 中断事故保 护 投信号 ； b ． 主变冷却器全停事故保护 投跳闸 ； C ． 主变 冷却水 中断故障保 护 投信号 ， 如图 3所 示 。 2 集成保护 回路 原来 只接入主变冷却水中 断故障保护 投信号 ， 如图 4所示。 厂一 一一 一一 一一 一 一一 一 一 一一 一一 一 ] s 一 7 ffl h ⋯⋯⋯⋯⋯- J U B I 4 屏 图4 原 4 T主变冷却 系统集成保护 回路 图 3 ． 2 改造后的主变冷却 系统保护回路 1 主变冷却水 中断事故保护、 主变冷却器全 停事 故 保 护 按 微 机 保 护 UB I O 和 集 成 保 护 U B 1 4 双重化配置； 2 主变冷却水 中断故障保 护、 主变冷却器全 停故障保护 接入微机保护 ； 3 故障信号 由主变冷却 P L C盘直接送人上 位机， 如图 5 所示。 L ⋯X 4 3． U 1 1 ． 1 I ⋯⋯ ’I [ 二 三 至 二 三 三 二 三 毫 ⋯ 厂 年一X l _ _8 3- U 1X l 8 3 l 广 一 匕 c T 0 U B l4 屏 I L ．． ．．．． I 主变 投运、冷却 器全停 延 时6 o mi n 【 冷 却 器 全 停 主 变 油 温7 o 。 c 1 0 m in}_ 启 动 J 3 1 、 J 3 2 冷却 水中断 延 时6 o mi n 冷却器全 停延 时l rai n 主变冷 却水中断 延 时1 rai n 启动J 3 3 图 5 改造 后 的 4 T主 变 冷却 系统 保 护 回路 图 维普资讯 第 3 期 邹丽生 李家峡水电站 4 T主变压器冷却控制系统的改造 4 3 4 总结 李家峡水 电站 4 T主变冷却控制系统改造后 ， 主变 P L C盘既可实现 P L C 自动方式运行 ， 又可以 在特殊时期 如 P L C故 障停 运时 完 成常规手 动 方式运行。不但提高了 自动化水平 ， 完善 了保护 功能 ， 减少了维护工作量 ， 而且使得主变冷却系统 运行更可靠 ， 更科学。经过几个月的运行， 证明改 造是成功的， 为其它主变压器冷却系统控制 回路 、 保护 回路的改造和完善提供了技术资料和运行经 验 。 参考文献 [ 1 ] 李家峡水电站运行规程[ S ] ． [ 2 ] 李家峡水电站4 T主变压器冷却系统改造方案[ R] ． N 疗 疗 疗、 疗 ／ ； ／ ； ＼ ／ ； 膺、 、 ／ 、 、 ， ＼ ， ， ＼ 疗 疗、 疗 ， 合 仝 ／ 、 ， ／ 、 ， 舍 全 上接第 1 7页 锅炉 M ； 火焰支持能量不够 ； 2台给煤机均未运行 ； 任一侧密封风与一次风差压1 9 0℃ ；． 磨煤机任一出 口温度 1 6 0℃ ； 一 次风量低延时 5 s ； 两侧的出粉管道都未畅通 ； 任一侧运载风门未在开位延时 5 s ； 两侧的旁路风关断门均未在开位 ； 磨煤机润滑油压低 ； 主电机跳闸。 5 需探讨 的几个 问题 5 ． 1 磨煤机运载风量信号测量问题 精确的一次风流量测量系统对整个锅炉装置 的控制意义重大 ， 因为该信号等于从磨煤 机系统 供给炉膛 的煤 量。在调试期 间的 自动投入过程 中， 发现运载风量测量不 准且 重复性差。而且为 了经常维护流量测量装 置， 在一次风 系统 为每个 文丘里测量装置安装 了一个 自动吹扫装置。由于 被测介质不洁净 ， 污染滑阀， 使吹扫电磁阀动作不 正常， 产生风量测量扰动。在这种情况下 ， 造成了 自动投入的效果不好 。 由于当时工期很 紧， 以上 问题未 做处理。但 风量测量装置是否应采用文丘里值得商榷 ， 因为 安装位置直管段很短 ， 不太适合 于文丘里测量装 置。另外自动吹扫装置也必须进行处理。可考虑 将电磁阀去掉 ， 并对取样管路进行密封处理 ， 防止 堵塞 。 5 ． 2 运载风量与煤量的关系曲线 问题 磨煤机的运载风量给定值是由锅炉燃料量信 号产生， 运载风 的风量与人炉煤量成正 比， 因此风 煤比曲线至关重要 。但在调试过程中我们发现厂 家所提供 的曲线 和现场 的实 际运行 工况有些差 别。为此 ， 风煤 比曲线还需要 在以后的实际运行 情况中通过多次的试验来获得 ， 而不能依据厂家 提供的曲线 。 5 ． 3 磨煤机料位测量 磨煤机料位测量是根据试验获得的料位 一功 率的曲线判定的 ， 又加上了一个噪音信号作为辅 助手段， 我们认为不准确 ， 因为存量是不断的损耗 的， 所 以磨煤机功率峰值是在不断变化的， 建议改 为压差测量 ， 辅之噪音测量。 差压料位信号直接测量磨筒空间内煤粉的浓 度， 反 映比较灵敏， 控制响应快， 但必须在磨正常 运行并产生足够 的煤粉后才能建立连续准确的信 号输 出， 且 受原煤含水量 、 钢球磨损等 因素 的影 响； 噪音料位信号基本不受其它因素干扰 ， 在磨启 动、 运行的全过程中均可正常测量 ， 由于噪声信号 实际反映的是磨 内原煤 的多少 ， 在负荷快速变化 时信号反映有迟延， 同时噪声 信号需在磨投入运 行后结合差压信号在不同负荷下经过标定才能正 常使用。 参考资料 1 ] 华能德州 电厂三期工程 26 6 0 MW 机组调试资料 [ Z ] ． 维普资讯