ZH-BFKM12/4J 型变压器
风冷智能控制柜
操 作 说 明 书
ZH-BFKM12/4J型变压器风冷智能控制柜操作说明书
目 录
一、型号说明 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2 二、使用条件 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2 三、技术参数 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3 四、功能特点 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 3 五、控制操作程序∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4 六、故障报警及冗余控制程序∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 6 七、检修操作注意事项∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 9
注：在使用风冷控制柜前，检修操作注意事项一定要认真阅读！
一、型号说明
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二、使用条件
2.1 户外、户内使用； 2.2 海拔高度：2000米以下； 2.3 环境温度：-40℃～+55℃； 2.4 最大日温差：≤ 25K； 2.5 日照强度：≤0.1W/cm2； 2.6 相对湿度：≤ 95%RH； 2.7 大气压力：80～110kPa； 2.8 最大风速：≤ 35m/S；
2.9 地震烈度：水平加速度≤ 0.3g，垂直加速度≤ 0.15g； 2.10 污秽等级：III级（2.8kV/cm）； 2.11 覆冰厚度：≤10mm；
2.12 超越上述使用条件的地区，定制产品时要额外声明。
三、技术参数
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3.1 工作电源：三相四线交流双路动力电源输入 AC380V±15%；；
直流控制电源输入DC220V±10%；
3.2 耐压强度：≥AC2000V/1min； 3.3 绝缘性能：≥100MΩ；
3.4 PLC工作温度：工业级PLC→-5℃～+55℃；军用级PLC→-40℃～+85℃； 3.5 继电器输出：触点容量→ AC220V/5A；隔离耐压→ AC2000V； 3.6 通信接口：标准 RS485隔离串口；Modbus 通信协议； 3.7 保护功能：DC24V电源，输出短路保护，故障消除自恢复； 3.8 PLC抗电磁干扰性能：符合IEC255-22 标准规定；
3.9 温湿度传感器：凝露加热自恢复；测温精度：±0.3%；测湿精度：±2%； 温度量程：-40℃～+120℃；湿度量程：0～100%RH。
四、功能特点
4.1采用机架式结构，每组风冷单元的控制都为一个独立的ZH-FZK风冷智能控制模块，
模块内部集成了双电源断路器、双电源互投接触器、无触点可控硅电子开关、热磁保护断路器、微机监测控制板等电路，模块进出线采用进口大电流可拔插端子，检修更换极为方便；
4.2 每路风机或潜油泵出线采用进口电机专用热磁保护断路器，比目前其它厂家普遍采用
的热继电器+断路器的保护方式，可靠性大为提高；
4.3 PLC通过硬件逻辑控制反馈方式可实现对所有ZH-FZK模块的并行控制，某一模块故
障，不影响其它模块运行。同时PLC还采用软件通信方式，实现对各个模块的冗余控制，极大地提高了可靠性，由于各种告警与状态信息可通过通信口传输，从而简化了模块的出线数量；
4.4 军用PLC采用全封闭铝合金外壳，具有良好的散热性、防尘性与电磁兼容性； 4.5 软硬件紧密结合设计，多重冗余保护设计：硬件故障智能识别技术，PLC故障风冷单
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元自动投入技术，顺序启动防冲击误动技术，风冷单元自动轮循均衡工作技术，油温信号逻辑异常识别技术；
4.6 温湿度控制采用数字式温湿度传感器。使用高集成度一体化芯片，全数字化测量，凝
露加热自恢复，具有高精度、高可靠性等优点。
4.7 该型产品性能稳定、安装方便，并具有良好的环境耐受能力与电磁兼容性，能够长期
安全可靠运行。
五、控制操作程序（自动、手动、远方）
5.1 直流电源上电：闭合直流电源断路器QM4，闭合照明回路断路器QM5，闭合PLC电源
回路断路器QM6，以及推入PLC工作/输入/输出回路熔断器FU1、FU2、FU3，若一切正常，则在机柜后门打开的情况下，顶侧照明灯点亮，PLC上电进入待机工作及通信互联状态，通信正常时，PLC上的通信指示灯TRXD闪烁。
5.2 交流控制电源上电：闭合断路器QM1、QM2和QM3，交流220V控制电源上电，ZH-WS02
温湿度控制器上电工作，数码管交替显示柜内温湿度实时测量值。控制电源采用Ⅰ段交流优先供电的原则，Ⅰ段交流失电时，切换继电器K4释放，Ⅱ段交流通过K4常闭触点接通供电。
5.3 模块上电：每个ZH-FZK风冷智能控制模块内部微机监测控制板都是由三路微型电源
保证其可靠工作的，只要PLC直流24V信号电源有电，或双路交流电源中任何一路有电，则模块都能工作在正常监测控制状态，与PLC建立正常通信控制后，通信正常指示灯亮。闭合1#-4#模块前面板上的双电源交流断路器以及后面板上的所有热磁保护断路器，则模块进入正常工作或待机状态，同时Ⅰ段及Ⅱ段电源正常指示灯亮。PLC根据所有模块上的远方/自动/手动工作模式转换开关综合逻辑发出相应控制指令，模块响应指令执行相应操作。
5.4 PLC运行：将转换开关“SAM1”右旋至“启动”位置，则PLC从待机状态进入正常
运行模式，根据各种输入信号执行相应操作。
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5.5 手动控制模式：只要将任何一个风冷智能控制模块上的工作模式转换开关右旋至“手
动”位置；则该模块启动风冷单元工作，同时风冷单元运行指示灯亮；没有转换到手动的模块进入待机状态，需要几个模块工作，就将几个模块转换到手动状态。手动工作模式是优先级别最高的控制方式，只要有一个模块置于手动模式，则PLC不管其它模块是自动还是远方控制模式，都将系统切换到手动工作模式。
5.6 远方控制模式：只要将任何一个风冷智能控制模块上的工作模式转换开关左旋至“远
方”位置；则PLC将系统切换到远方控制模式，风冷单元的投切将受控于主控室的DCS接口信号，即将1XT的第19位端子与第18位端子（公共端）短接时，第1#风冷智能控制模块启动第一组风冷单元工作；将1XT的第20位端子与第18位端子（公共端）短接时，第2#风冷智能控制模块启动第二组风冷单元工作；将1XT的第18+n位端子与第18位端子（公共端）短接时，第n#风冷智能控制模块启动第n组风冷单元工作。
5.7 自动控制模式：将所有风冷智能控制模块上的工作模式转换开关都旋转至“自动”位
置时，PLC会根据油温及负荷电流信号，综合各模块是否有故障等信息，控制投切相应数量的风冷单元。
5.7.1 均衡工作：PLC会根据各组风冷单元运行时间的长短，自动排序投切优先级，每隔
7天排序1次（现场调试验证时，可以通过通信接口下行调试命令到PLC，使排序间隔时间缩短至10分钟）。对于四组风冷单元的控制，排序计算时，将运行时间最长的风冷单元作为备用组；将运行时间第二长的风冷单元组作为第二辅助组；将运行时间第三长的风冷单元作为第一辅助组，将运行时间最短的风冷单元作为工作组。各风冷单元投入运行的先后顺序按照“工作组 →第一辅助组→第二辅助组→ 备用组”的逻辑自动循环进行，从而达到使各风冷单元工作寿命均衡。
5.7.2 温控逻辑：PLC进入正常控制状态后会将“工作组”风冷单元一直投入运行；当检
测到变压器顶层油温第一上限信号BT1 动作时，投入“第一辅助组”风冷单元，BT1 信号消失后，“第一辅助组”将再持续运行10分钟后退出运行；当检测到变压器顶层油温第二上限信号BT2 动作时，投入“第二辅助组”风冷单元，BT2 信号消失后，“第
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二辅助组”将再持续运行10分钟后退出运行；“备用组”风冷单元在工作组或辅助组中的风冷单元发生故障时才投入运行。为了在极端酷热气象条件下发挥散热效率，当变压器顶层油温第二上限信号BT2 持续保持动作时间超过30分钟时，“备用组”风冷单元也将投入运行。
5.7.3 电流控制逻辑：当PLC检测到变压器负荷电流达到0.6In时，投入“第一辅助组”
风冷单元，当负荷电流小于0.6 In时，投入的风冷单元将再持续运行10分钟后退出运行；当PLC检测到变压器负荷电流达到0.8In时，投入“第二辅助组”风冷单元，当负荷电流小于0.8In时，投入的风冷单元将再持续运行10分钟后退出运行。
六、故障报警及冗余控制程序
6.1 Ⅰ段电源故障报警：当所有正常工作的风冷智能控制模块都检测到Ⅰ段交流电源失
电、错相或缺相时，PLC控制继电器KB1吸合，从而发出报警信号。
6.2 Ⅱ段电源故障报警：当所有正常工作的风冷智能控制模块都检测到Ⅱ段交流电源失
电、错相或缺相时，PLC控制继电器KB2吸合，从而发出报警信号。
6.3 电源具体故障提示：对于某一风冷智能控制模块，当其检测到Ⅰ段或Ⅱ段交流电源失
电时，对应电源正常指示灯灭；当检测到缺相时，对应电源正常指示灯慢速闪烁（频率约为12Hz/每分钟）；当检测到相序错时，对应电源正常指示灯中速闪烁（频率约为47Hz/每分钟）；当检测到电源投切接触器故障不能动作时时，对应电源正常指示灯快速闪烁（频率约为187Hz/每分钟）；
6.4 风冷单元故障备投：当PLC检测到“工作组”或“辅助组”风冷单元有故障（包含风
冷智能控制模块自故障）时，风冷单元故障继电器KB3吸合，发出报警信号；同时会将“备用组”风冷单元投入运行，若“备用组”风冷单元也有故障或故障的风冷单元不止一组，那么PLC会将未投入的风冷单元投入运行，总之能正常运行的风冷单元数量小于计算所需投风冷单元数量时，PLC会一直将所有未投入的风冷单元全部投入运行；在理论极端情况下所有风冷单元均发生故障（包含交流双电源同时失电）时，风冷全停即时开出继电器KB4吸合，发出报警信号，PLC启动延时跳闸计时程序，风冷
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全停60分钟后，风冷全停延时跳闸继电器KPT吸合，发出跳闸信号；在此过程中，如果变压器顶层油温第三上限信号BT3 动作，且风冷全停时间超过20分钟，则风冷全停延时跳闸继电器KPT吸合，发出跳闸信号。
6.5 热磁断路器脱扣报警：在风冷单元投入运行的过程中，由于散热风机出现过载、堵转、
短路等故障时，都会导致风冷智能控制模块上的热磁断路器动作脱扣；模块上的风机过载指示灯亮；PLC检测到后，令风冷单元故障继电器KB3吸合，发出报警信号。 6.6 信号电源故障报警：由于PLC输入的逻辑控制及监视信号外引至DCS、变压器油温继
电器，DC24V信号电源出现短路及各种浪涌冲击的几率增加，当故障导致信号电源保护熔断器FU2熔断时，使得PLC对所有信号输入失去了监视；在这种情况下，所有风冷智能控制模块自动将所有风冷单元投入运行，同时风冷柜自故障指示灯HLRD3亮。 6.7 PLC故障报警：由于PLC内部自故障、PLC工作电源熔断器FU1熔断、PLC控制电源
熔断器FU3熔断时，都会使得PLC运行监视继电器KPR释放，发出报警信号；KPR常闭触点闭合使得PLC故障指示灯HLRD2亮；若只是FU3熔断故障，PLC还会使风冷柜自故障指示灯HLRD3亮；在这种情况下，所有风冷智能控制模块自动将所有风冷单元投入运行。
6.8 直流电源故障报警：直流控制电源失电时，直流电源监视继电器K1释放，发出报警
信号；在交流动力电源正常工作的情况下，直流电源故障指示灯HLRD1亮；PLC失电，运行监视继电器KPR释放，KPR常闭触点闭合使得PLC故障指示灯HLRD2亮；在这种情况下，所有风冷智能控制模块自动将所有风冷单元投入运行。
6.9动力电源故障报警：当某个风冷智能控制模块三相动力电源输出开路或没接负载，其
中一相或两相输出没电流时，模块上的风冷单元运行指示灯闪烁（频率约为47Hz/每分钟）；PLC检测到后，令风冷单元故障继电器KB3吸合，发出报警信号。 6.10 油温信号异常报警：变压器顶层油温继电器接入到PLC的三个温度开关量为第一上
限信号BT1、第二上限信号BT2、第三上限信号BT3，变压器顶层油温上升时，动作顺序一定是BT1先闭合，接着是BT2闭合，最后是BT3闭合；变压器顶层油温下降时，动作顺序一定是BT3先断开，接着是BT2断开，最后是BT1断开。如果动作顺序错误，
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说明油温信号接线错误或油温继电器出现故障。在这种情况下，PLC令所有风冷单元投入运行；油温信号异常指示灯HLRD4亮。
6.11通信中断报警：柜内PLC与风冷智能控制模块互联通信中断时，故障模块上的通信
正常指示灯HLRD3灭，同时风冷柜自故障指示灯HLRD3亮。
6.12模块故障报警：当某个风冷智能控制模块内部出现硬件故障或双电源输入断路器断
开时，PLC检测到后，令风冷柜自故障指示灯HLRD3亮。
6.13 风冷单元软启动：PLC会令风冷单元按一定的时间间隔顺序启动运行，间隔时间3
∽5S，从而使启动电流对电源的影响降到最小；在直流失电以及PLC故障或失电的情况下，风冷智能控制模块都能实现按一定的时间间隔顺序启动风冷单元运行；在某一段交流失电，切换电源再投风冷单元的过程中，都能实现按一定的时间间隔顺序启动风冷单元运行。
6.14均衡供电：所有风冷智能控制模块均衡使用两段交流电源，模块排列在奇数位置上
的Ⅰ段电源优先投运，Ⅰ段有故障时才切换到Ⅱ段；模块排列在偶数位置上的Ⅱ段电源优先投运，Ⅱ段有故障时才切换到Ⅰ段。均衡供电下，在任何一段电源故障时，只有一半的风冷单元暂时失电，电源切换后再恢复启动运行，这种模式保证了风冷单元运行可靠，电源切换产生的电流冲击小。
6.15 PLC软关机：当需要PLC停止工作时，将转换开关“SAM1” 左旋至“停止”位置，
PLC延时约3秒后，令所有风冷单元退出运行，PLC处于待机状态。
6.16 柜内温湿控制：采用智能数显ZH-WS02型温湿度控制器，可实时显示机柜的温度和
湿度，并依据设定值启动加热及除湿功能；当柜内出现过温、传感器故障、温湿度控制器失电等情况时，会发出报警信号。
6.19 紧急跳闸控制：将转换开关“SAM2” 右旋至“工作”位置，当出现变压器三侧开关
跳闸及消防信号时，继电器K3吸合，强制PLC停止工作，全部风冷单元退出运行；模拟试验时，为防止风冷柜误动作，可将转换开关“SAM2” 左旋至“试验”位置。
七、检修操作注意事项
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7.1在检修装卸每个风冷智能控制模块前，前面板上的两个电源断路器都要断开，才能拔
插模块后面板上的可拔插端子，拔插端子时不要碰触到端子的带电金属部分。 7.2 在检修风冷单元时，一定要断开对应风冷智能控制模块后面板上的所有热磁断路器，
最好同时断开前面板上的两个电源断路器。
7.3 更换或检修柜内其它元件时，也要断开对应回路的断路器。
7.4 上述操作是在现场风冷控制柜不允许断电的情况下进行的，所以操作要格外小心；在
条件许可的情况下，最好断开所有电源输入再进行检修操作。
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