CN114089794B - 一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法 - Google Patents

一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，其技术特点是：通过变压器油面温控器采集变压器顶层油温并传输到顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中；通过电流互感器采集变压器负荷电流，并传输到温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中；三个控制模块分别对接收的数据进行分析，判断是否达到风机启动条件或风机停止条件，当任一控制模块达到风机启动的条件时，控制风机启动工作；当三个控制模块同时达到风机停止的条件时，控制风机停止工作。本发明有效提升冷却系统运行经济性并延长风机寿命，在保证冷却效能的同时增加冷却系统效率，降低运行损耗，促进电网低碳环保发展。

Description

一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法
技术领域
本发明属于变压器技术领域，涉及变压器冷却系统，尤其是一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法。
背景技术
变压器运行过程中会产生大量的热量，冷却系统在变压器运行中扮演着非常重要的角色，是内部热量及时传递并散发出去的重要保障，其运行方式是否科学、冷却效率的高低对变压器的安全运行至关重要。
目前，油浸风冷变压器冷却系统控制方式单一，简单依据温度或负荷限值进行控制，极易造成负荷重时冷却量不足，负荷低时又冷却过度，尤其冬季极易造成变压器绝缘油的过冷却。由于在日常运维过程中，冷却系统缺陷占比较高，存在风机频繁启停、风机故障等问题，因此，如何减少变压器运行损耗、提高负载能力，改进油浸风冷变压器冷却系统控制方法是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，解决变压器冷却系统负荷重时冷却量不足、负荷低时又冷却过度的问题。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，包括以下步骤：
步骤1、通过变压器油面温控器采集变压器顶层油温，并将变压器顶层油温传输到顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中；
步骤2、通过电流互感器采集变压器负荷电流，并将变压器负荷电流传输到温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中；
步骤3、顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块分别对接收的数据进行分析，判断是否达到风机启动条件或风机停止条件，当任一控制模块达到风机启动的条件时，控制风机启动工作；当三个控制模块同时达到风机停止的条件时，控制风机停止工作。
而且，所述顶层油温控制模块的分析及控制方法为：当变压器顶层油温达到T2时，启动变压器第一组风机；当变压器顶层油温低于T1时停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T3时，启动变压器第二组风机，低于T2时停止变压器第二组风机，其中，T1为第一油温阈值，T2为第二油温阈值，T3为第三油温阈值。
而且，所述步骤1的具体实现方法为：所述T1＝45℃，所述T2＝55℃，所述T3＝65℃，根据不同厂家变压器的设计要求，油温阈值有所差异。
而且，所述温度约束的负荷电流控制模块的分析及控制方法为：当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I1且达到t1保持时间后启动变压器第一组风机，当负荷电流低于I1且达到t2保持时间后停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I2且达到t1保持时间后启动变压器第二组风机，当负荷电流低于I2且达到t2保持时间后停止变压器第二组风机；其中，T2为第二油温阈值，T4为变压器绕组热点温升限值，T5为变压器顶层油温升限值，I1和I2为变压器的两个负荷电流阈值，t1和t2为两个保持时间。
而且，所述步骤1的具体实现方法为：所述T2＝55℃，T4＝78K，T5＝55K，I1＝0.7倍额定电流，I2＝0.8倍额定电流，t1＝3秒，t2＝30分钟，根据不同厂家变压器的设计要求，负荷电流阈值有所差异。
而且，所述温度约束的负荷变化率控制模块的分析及控制方法为：当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I3、负荷变化率达到ΔI且达到t1保持时间后启动变压器第一组风机，当负荷变化率低于ΔI且达到t2保持时间后停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I1、负荷变化率达到ΔI且达到t1保持时间后启动变压器第二组风机，当负荷变化率低于ΔI且达到t2保持时间后停止变压器第二组风机，其中，T2为第二油温阈值，T4为变压器绕组热点温升限值，T5为变压器顶层油温升限值，I1、I2和I3为变压器的三个负荷电流阈值，t1和t2为两个保持时间，ΔI为负荷变化率阈值。
而且，所述T2＝55℃，T4＝78K，T5＝55K，I1＝0.7倍额定电流，I2＝0.8倍额定电流，I3＝0.6倍额定电流，t1＝3秒，t2＝30分钟，ΔI表示在30min内负荷变化率达到10％。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计合理，其在现有变压器顶层油温、负荷电流的基础上，考虑了变压器绕组热点温升限值与顶层油温升限值，同时增加了温度对负荷电流控制的约束以及负荷变化率对于风机的精准控制，有效提升了冷却系统运行经济性并延长风机寿命，提高负载能力，在保证冷却效能的同时增加冷却系统效率，降低运行损耗，促进电网低碳环保发展。
附图说明
图1为本发明的油浸风冷变压器冷却系统控制方法的流程图；
图2为本发明的冷却系统控制风机启动方法的流程图；
图3为本发明的冷却系统控制风机停止方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
本发明专利在不突破现行规程规定以及变压器各部位温升限值仍依据相应标准和规定的前提下，提出一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，以期最大限度发挥变压器负载能力，提升冷却系统运行经济性并延长风机寿命，在保证冷却效能的同时增加冷却系统效率，降低运行损耗。
一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，包括以下步骤：
步骤1、通过变压器油面温控器采集变压器顶层油温，并将变压器顶层油温传输到顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中。
步骤2、通过电流互感器采集变压器负荷电流，并将变压器负荷电流传输到温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中。
步骤3、顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块分别对接收的数据进行分析，判断是否达到风机启动条件或风机停止条件，当任一控制模块达到风机启动的条件时，控制风机启动工作；当三个控制模块同时达到风机停止的条件时，控制风机停止工作。
如图1至图3所示，顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块对接收的数据进行分析判断的方法如下：
所述顶层油温控制模块的分析判断基于如下三个变压器顶层油温属性：T1、T2、T3，数据采集自变压器的所有油面温控器，且为其中温度最高者。其中：T1变压器顶层油温45℃，T2变压器顶层油温55℃，T3变压器顶层油温65℃。当变压器顶层油温达到T2时，启动变压器第一组风机，低于T1时停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T3时，启动变压器第二组风机，低于T2时停止变压器第二组风机，根据不同厂家变压器的设计要求，T1、T2、T3温度阈值有所差异。
所述温度约束的负荷电流控制模块的分析判断基于如下特征属性：T2、T4、T5、I1、I2、t1、t2，其中，T2与顶层油温控制的特征属性相同(T2变压器顶层油温55℃)，T4为变压器绕组热点温升限值78K，T5为变压器顶层油温升限值55K，T4和T5为现行国网公司企业标准规定值，I1变压器负荷电流为0.7倍额定电流，I2变压器负荷电流为0.8倍额定电流，t1为3s保持时间，t2为30分钟保持时间。当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I1且达到t1保持时间后启动变压器第一组风机，当负荷电流低于I1且达到t2保持时间后停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I2且达到t1保持时间后启动变压器第二组风机，当负荷电流低于I2且达到t2保持时间后停止变压器第二组风机。
所述温度约束的负荷变化率控制模块的分析判断基于如下特征属性：T2、T4、T5、I1、I3、t1、t2、ΔI，其中，T2、T4、T5、I1、t1、t2与温度约束的负荷电流控制模块的特征属性相同，I3变压器负荷电流为0.6倍额定电流，ΔI变压器负荷电流在30min内变化率为10％。当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I3、负荷变化率达到ΔI且达到t1保持时间后启动变压器第一组风机，当负荷变化率低于ΔI且达到t2保持时间后停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I1、负荷变化率达到ΔI且达到t1保持时间后启动变压器第二组风机，当负荷变化率低于ΔI且达到t2保持时间后停止变压器第二组风机。
当上述三个控制模块中有一个达到触发风机启动的条件，即立即启动风机；三个控制模块同时达到风机停止的条件，则风机才可停止。
由于油浸式电力变压器热时间常数较大，顶层油温变化远远滞后于热点温度变化，大型电力变压器一般在1.5～2小时左右，因此在温度约束的负荷电流控制模块和温度约束的负荷变化率控制模块中增加顶层油温达到T2-(T4-T5)的约束条件，即保证了一定的温度约束，又考虑到变压器热点温度的影响，有效保证在某些环境温度较低、外界风速较大的低温地区，在较大负载下投入过多的冷却风扇造成变压器过冷却。由于变压器热点温度变化速率高于顶层油温变化速率，因此温度约束的负荷变化率控制模块考虑变压器的负荷变化情况，有效防止在负荷增速较快时变压器冷却量不足，增强电力系统夏季高峰时的供电可靠性。同时在负荷控制风机启动时增加时间为3s的t1保持，有效消除了变压器瞬时超负荷而风机启动的情况；在负荷控制风机停止时增加时间为30min的t2保持，以降低冷却系统的启停次数，保证其工作稳定性。变压器冷却系统风机启停控制方法如图2、图3所示。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、通过变压器油面温控器采集变压器顶层油温，并将变压器顶层油温传输到顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中；
步骤2、通过电流互感器采集变压器负荷电流，并将变压器负荷电流传输到温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块中；
步骤3、顶层油温控制模块、温度约束的负荷电流控制模块、温度约束的负荷变化率控制模块分别对接收的数据进行分析，判断是否达到风机启动条件或风机停止条件，当任一控制模块达到风机启动的条件时，控制风机启动工作；当三个控制模块同时达到风机停止的条件时，控制风机停止工作；
所述顶层油温控制模块的分析及控制方法为：当变压器顶层油温达到T2时，启动变压器第一组风机；当变压器顶层油温低于T1时停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T3时，启动变压器第二组风机，低于T2时停止变压器第二组风机，其中，T1为第一油温阈值，T2为第二油温阈值，T3为第三油温阈值；
所述温度约束的负荷电流控制模块的分析及控制方法为：当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I1且达到t1保持时间后启动变压器第一组风机，当负荷电流低于I1且达到t2保持时间后停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I2且达到t1保持时间后启动变压器第二组风机，当负荷电流低于I2且达到t2保持时间后停止变压器第二组风机；其中，T2为第二油温阈值，T4为变压器绕组热点温升限值，T5为变压器顶层油温升限值，I1和I2为变压器的两个负荷电流阈值，t1和t2为两个保持时间；
所述温度约束的负荷变化率控制模块的分析及控制方法为：当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I3、负荷变化率达到ΔI且达到t1保持时间后启动变压器第一组风机，当负荷变化率低于ΔI且达到t2保持时间后停止变压器第一组风机；当变压器顶层油温达到T2-(T4-T5)、负荷电流达到I1、负荷变化率达到ΔI且达到t1保持时间后启动变压器第二组风机，当负荷变化率低于ΔI且达到t2保持时间后停止变压器第二组风机，其中，T2为第二油温阈值，T4为变压器绕组热点温升限值，T5为变压器顶层油温升限值，I1、I2和I3为变压器的三个负荷电流阈值，t1和t2为两个保持时间，ΔI为负荷变化率阈值。
2.根据权利要求1所述的一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：所述T1＝45℃，所述T2＝55℃，所述T3＝65℃，根据不同厂家变压器的设计要求，油温阈值有所差异。
3.根据权利要求1所述的一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：所述T2＝55℃，T4＝78K，T5＝55K，I1＝0.7倍额定电流，I2＝0.8倍额定电流，t1＝3秒，t2＝30分钟，根据不同厂家变压器的设计要求，负荷电流阈值有所差异。
4.根据权利要求1所述的一种油浸风冷变压器冷却系统控制方法，其特征在于：所述T2＝55℃，T4＝78K，T5＝55K，I1＝0.7倍额定电流，I2＝0.8倍额定电流，I3＝0.6倍额定电流，t1＝3秒，t2＝30分钟，ΔI表示在30min内负荷变化率达到10％。
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