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顧沖

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路進行監控，系統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行，主控制回路包括一次接線圖、電機房接線圖、和各試驗報表界面等。

關鍵詞：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，是中國500家最大電氣機械器材制造企業之一。70年代初就被國家確定為生產110kV級電力變壓器產品的定點廠，92年被確定為國家220kV級電力變壓器定點生產廠，97年被確定為全國城鄉電網改造獲批單位，目前為全國變壓器行業重點骨干企業和黑龍江省變壓器行業龍頭企業，主要從事輸變電裝備的制造和經營，為客戶提供輸變電裝備和整體解決方案與專業化服務。

    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”工程220kV和500kV超高壓變壓器廠房建設中的自動控制系統。

1、客戶需求

    試驗系統要求必須完成實500kV/720MVA及以下容量電力變壓器的例行試驗，試驗系統必須完成的變壓器產品試驗項目，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 工業控制計算機：主頻2.0、內存2G  2*500G硬盤、顯示器22液晶、打印機、激光A3

   2.2  UPS電源2kVA在線式

   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工頻發電機控制；

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

    3.3 2000kVA中頻發電機組控制（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，顯示分接開關分接位置，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、電流確定過電壓、過電流的值，并進行保護。（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、合位置不正開關進行提示，并且直到錯誤糾正后才進行下一步操作。

    a.空載試驗

    b.負載試驗

    c.感應耐壓試驗

    以上三項為最基本的功能，試驗測控系統配備自動分段快速而無振蕩升降電壓、最佳電流量程自動選擇切換功能模塊及先進的發電機勵磁調節設備，系統應具有試驗速度快、試驗數據精度高、自動記錄分析各項性能數據并實時顯示試品各項試驗結果等性能。系統配備用鼠標或鍵盤升降鍵操作的手動“慢升”、“慢降”、“快升”、“快降”調壓按鈕（如果發電機有此功能），供用戶需要手動調壓時使用。手動調壓時，可隨時用鼠標手動點擊“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、試品總損耗等實時數據，并可無限制地重復采集，直到試驗人員對數據滿意為止。

    4.1 空載試驗                                                                  

    空載試驗由計算機根據產品序號調出產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，依次合各開關并驗證是否合上，控制發電機升壓，控制升壓速度及測量點位置，自動或手動調整，使測量點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，此數據對用戶開放，用戶可自由設定大小），當電壓在誤差范圍之內時，系統自動測試，按平均值電壓校準空載損耗值，自動保存數據如圖10所示，降低電壓，依次斷開各接開關并確認，試驗結束。

圖10

    試驗員可依據情況調整試驗持續時間，以便觀察被試品情況。在空載試驗中依據被試變壓器設定有過電流、過電壓、電壓不平衡保護，在保護動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質。

    4.2 負載損耗試驗

    負載損耗試驗可由計算機根據產品序號調出產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，依次合各開關并驗證是否合上，控制發電機升壓，控制升壓速度及測量點位置，可自動或手動調整，當電流在誤差范圍之內時，系統自動測試，自動保存數據如圖11所示，降低電壓，依次斷開各開關并確認，試驗結束。

圖11

    試驗員可依據情況調整試驗持續時間，以便觀察被試品情況。負載損耗試驗可直接在額定分接，最大分接和最小分接（或試驗員確定的分接）分別進行，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電流、過電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護，在保護動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質。

   4.3感應耐壓試驗

    感應耐壓試驗可由計算機根據產品序號調出產品參數或由試驗員確定試驗電壓和試驗時間，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，依次合各開關并驗證是否合上，控制發電機升壓，控制升壓速度及測量點位置，可自動或手動調整，使測量點的位置以大于97%，小于101%（或缺省設置，此數據值對用戶開放，用戶可自由設定大小），系統自動計時，計時結束，降低電壓，依次斷開各開關并確認，如圖12所示：

圖12

    試驗員可依據情況調整試驗持續時間，以便觀察被試品情況。

    在感應電壓試驗中依據被試變壓器設定有過電流、過電壓、電壓不平衡、電流不平衡等保護，在保護動作時將動作時的值鎖定，以便分析故障性質。

    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，能實時顯示標準通訊信號數據。

    以上實測數據和計算結果數據可歸檔至數據庫，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行，測量19次以內的三相電流、三相電壓諧波分量，可以列表顯示各次諧波分量的百分數并打印在A4紙上，以上數據可保存，待日后查詢。

5、計算機、PLC網絡及控制保護

   5.1 系統具有人性化的人機界面：試驗開始至結束，均有系統提示操作。

    試驗數據、試驗記錄的查詢和打印功能：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行模糊查詢。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網的網絡上計算機使用的軟件，供網上其他終端計算機查詢、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入計算機網絡系統，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、顯示、控制系統中的所有主要運行數據，如機組的各點溫度、超溫報警（如果發電機組有此通訊功能）、電流、電壓、功率、功率因素、有功功率、頻率等參數的實時值。如圖15所示：

圖15

   5.4 發電機控制

    發電機控制將分別進行勵磁調節，勵磁電流、電壓測量。發電機輸出開關控制；發電機輸出電流、電壓測量（三相同時顯示包括開關柜上電磁式儀表）；發電機過電流、過電壓保護，過流、過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、警鈴由計算機通過開關輔助接點控制。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。在安全開關放在運行位置時，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，保證在發生緊急情況時可靠地斷開電源回路，以保證人身和設備的安全。

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

    發電機組或調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、結束語：

    采用PLC編程控制系統對整套試驗站的控制部分進行集中控制，通過復雜的聯鎖及互鎖電路設計，防止人為誤操作事件的發生；所采用PLC編程控制器由德國西門子生產，控制元器件由施奈德提供；變壓器微機綜合試驗系統由中國新時代工程公司設計，配合高精度進口功率分析儀等測量儀器，可對各項數據進行測量、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。同時在試驗室內設置模擬運行盤，以顯示試驗系統的連接狀態，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間，為實現出廠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！