7.1控制箱概述
控制箱（也称为分控箱），主要是用来控制变压器冷却系统运行状况，对变压器风扇、油泵、油流继电器以及冷却器进出口温升进行监视。控制箱的发展状况由普通型向智能型及模块型方向演进。
1.普通型控制箱
普通型控制箱是传统的控制箱，其内部系统都是选用交流接触器和热继电器构造而成，具有功能单一，结构简单，容易维护等优点。
箱体常用为优质钢板，也有用不锈钢制作，结构成熟，运行可靠，其技术特点有以下七点：
（1）此控制柜可采用单电源供电或者双电源供电，当采用双电源供电时，两路电源可互为工作和备用，并能够自动转换；
（2）通过转换开关实现冷却器的工作、辅助、备用或停止；
（3）通过接触器、继电器等控制负载的运行或停止；
（4）配有过载、短路、断相保护装置；
（5）冷却器随变压器温度或负载大小自动启停；
（6）为远程监控提供运行、故障、报警等信号；
（7）通过温、湿度控制器，用于阻止凝露和预设温度。
2.智能型控制箱
智能型控制箱由可编程控制器PLC和触摸屏实现智能控制的，可用触摸屏实现人机对话，进行各种功能设置，显示各种运行状态；采用PLC便捷高效、功能强大、性能优越、可靠性高；通用性好；提供了计算机通信接口和网络通信功能，自动化程度高，本地或远程操作方便，适合于各种条件和无人值守的变电站或发电厂。
智能型控制箱体基本上均选用不锈钢，箱体门四周用类似汽车门橡胶气囊密封，其技术九大特点为：
（1）此控制柜可采用单电源供电或者双电源供电，当采用双电源供电时，两路电源可互为工作和备用，并能够自动转换；
（2）采用可编程控制器和人机界面技术；
（3）增加了网络通信和故障诊断功能；
（4）通过触摸屏，可以设定和显示各路冷却器的工作状态；
（5）也可通过外部的转换开关对各组冷却器的四种（工作、辅助、备用、停止）工作状态进行设定；
（6）主回路可采用接触器、继电器或者无触点固态继电器；
（7）通过温、湿度控制器，用于阻止凝露和预设温度；
（8）冷却器随变压器温度或负载大小自动启停；
（9）可提供远程接口RS485或者RS232。
3.模块型控制箱
模块型控制箱是以无触点固态继电器作为核心元件，既可用普通继电器控制其工作，也可用PLC控制其工作。分组控制，模块结构、防护等级高、可靠性好、功能齐全、适应性强等特点，是目前控制箱发展趋势。
该控制箱的技术特点有以下七点：
（1）此控制柜可采用单电源供电或者双电源供电，当采用双电源供电时，两路电源可互为工作和备用，并能够自动转换；
（2）模块式设计，功能清晰、结构明了；
（3）系统无触点启停，不会因频繁启停造成触点的打火、黏结、损坏等现象；
（4）采用PLC控制时，可以不需要人工选择工作状态；可自动根据每组冷却器工作的时间确定工作冷却器，让运行时间最少的冷却器成为工作冷却器，自动调整、周期循环；
（5）每组冷却器具有短路、过流、断相、过压、欠压等多功能保护；
（6）冷却器随变压器温度或负载大小自动启停；
（7）通过温、湿度控制器，用于阻止凝露和预设温度。
7.2控制箱工作原理
1.型号说明
KWXF型变压器冷却装置控制箱，是大中型变压器采用的强迫油循环风冷却器或风冷上专用的控制设备。
2.控制箱技术要求
（1）电力变压器冷却装置系统控制柜是引进和参照国外及国内各种控制柜的技术标准，近年来生产的一种带有自动温、湿度控制的新式大中型电力变压器冷却装置系统控制箱，它外型美观、坚固耐用、性能比较可靠。
（2）控制箱箱体结构户外型，防水设计，柜体防护等级达到IP54标准，可以适应不同地区的各种不同运行环境条件，所以能够满足用户对控制箱运行使用的要求。
（3）控制箱箱体使用材料种类分别为优质冷扎钢板或优质不锈钢板，通常根据用户的实际需要，以及安装现场的气候条件，运行环境等，自由选择控制箱箱体材料的种类。
如无特殊要求，一般用冷扎钢板制作。
（4）控制柜内部运行环境情况的控制，设计时通常采用温、湿度控制技术可实现自动控制。安装在控制箱内部的温、湿度控制器，用于阻止凝露和预设温度。温、湿度控制器的传感器，两者合并一起组成，它能够随时监测控制箱内部的温度、湿度变化情况，当控制箱内部的环境温度低于预设温度或湿度过大时，温、湿度控制器就会自动启动加热器加热，以提高控制箱内部的温度，破坏产生凝露的小环境。当控制箱内部产生凝露消失或环境温度达到预设温度时，温、湿度控制器就会自动切断加热器电源，此时温湿度控制器又恢复到监测状态。
（5）控制箱内应设计安装有单相照明灯，供运行人员在日常检查维护保养时使用。
（6）控制箱内的进、出接线端子排全部安装在控制箱的两侧，以方便用户的进、出电缆接线，控制箱接线端子应采用名牌电气厂家生产的优质产品，以保证用户进、出电缆接线连接的机械和电气可靠性，从而使变压器风冷装置系统的运行更加安全可靠。
3.控制箱技术参数
（1）工作电压：AC380V50Hz；
（2）控制电压：AC（DC）220V；
（3）采用单电源或者双电源均可；
（4）风冷却系统的风机数量：2台～36台；
（5）强迫油循环冷却系统冷却器数量：2组～12组；
（6）具有自动、手动工作状态，工作方式有工作、辅助、备用和停止；
（7）目前通常采用西门子、ABB或施耐德等进口电气元件；
（8）防护等级：IP54以上。
4.控制电路工作原理
（1）控制箱控制电路电源为AC，控制电路设计为手动、自动控制两种方式，通过转换开关可以实现对风冷装置系统控制方式的任意转换。自动控制根据变压器绕组温度和油面温度对油泵组或风机组的运行、停止进行自动控制。当变压器绕组和油面温度达到设置温度上限时，控制电路自动启动，风机或油泵组投入运行；当绕组和油面温度低于设置下限时，控制电路自动切断，停止运行。
（2）控制电路中，应设计有远方异地控制方式，由用户根据变压器现场实际运行需要，自由选择是否使用和接线。将控制箱上转换开关转换到远程位置上便可以手动、自动异地控制风机的启动或停止。
（3）信号报警回路。为满足用户运行人员监视和观察风冷装置系统运行情况的需要，在控制箱上设有运行、断电、风机故障、分路故障报警的信号，让用户可根据变压器现场实际运行需要，自由选择是否使用，如需要可将端子接线至控制室，以达到随时监视冷却装置系统运行情况。
（4）安装。控制箱设计为落地式安装（如用户有要求也可设计为悬挂式），用户可用控制箱电缆进线箱底部角铁上的安装孔，用螺栓将控制箱垂直安装，固定在地面基础上。
（5）调试。控制箱在出厂时，要根据原理图及检验报告进行调试和检验，并具有合格证的合格产品，用户只要按照图纸准确安装和接线，在风机没有异常情况下，通电方能正常工作。
7.3控制箱外形安装尺寸
目前，国内通用的控制箱外形及安装尺寸有以下6种，控制箱均为落地式安装，箱材料为1.5mm厚不锈钢板，门采用2.0mm不锈钢板，箱体为户外安装，防护等级为IP54，箱顶部两侧留有带过滤网的百叶窗。
7.4控制箱选型原则
控制箱根据变压器容量和冷却方式不同，其选择方案也有很大的差异。主要有以下四种方案。
1.控制器件采用传统的交流接触器和热继电器
目前冷却装置系统控制箱是引进和参照德国西门子技术要求，严格根据《电力变压器运行规程》（DL/T572－95）的规定。控制箱体结构为户外型，防水、防护等级达到IP54标准，箱体材料分别为优质冷轧钢板或优质不锈钢板。控制箱内部应安装温、湿度控制器可实现组动控制，用于阻止凝露和预设温度，同时还装上温、湿度控制器的传感器，两者合并一起组成使用，监测控制箱内部的温、湿度变化。箱内还应安装单相7W节能灯，以供维护人员日常检查使用。控制箱电路电源电压为AC，控制电路设计为手动、自动、远近控制等方式。另外还可以用变压器负载电流投入，当变压器负载电流到达设定值时，电流继电器触点吸合，经过时间继电器5秒钟后自动启动风机和油泵。反之，电流负载电流小时电流继电器出点分离切断，停止风机和油泵运行。控制电路中，还设计有远方异地控制方式，由用户根据变压器现场实际运行需要，自由选择是否使用和接线。如需使用，用户可连接控制箱端子排上6、7、8、9连线排号，同时将控制箱上转换开关转换到远程位置上便可以手动、自动异地控制风机和油泵组的启动或停止。
为满足用户运行人员监视和观察冷却装置系统运行情况的需要，在控制箱上设有运行、断电、缺相、风机故障、分路故障报警的信号，用户可根据变压器现场实际运行需要，自由选择是否使用，如需要可将端子接线至控制室，以达到随时监视冷却装置系统运行情况。该控制箱设计为落地式安装（如用户有要求也可设计为悬挂式）用户可用控制箱电缆进线箱底部角铁上的安装孔，用螺栓将控制箱垂直安装固定在基础上。
2.控制前端采用SPS多功能保护开关
冷却器控制系统的主回路采用SPS系列，无触点的多功能保护开关，实现油泵和风机的微机保护与无触点操作；在油泵和风机的电源入口，配以施耐德公司生产的专用电机保护器，以保证热动保护的存在及电机检修的方便。SPS开关采用高速微机采样电流和电压以实现快速保护，保护时间为一个周波，具有过流、过压、欠压、速断保护、断相保护、过载保护等功能，各保护定值与延时可设定。无机械触点，不会出现触头磨损、拉弧现象，非常适合于频繁启停与长期运行的场合。
3.PLC控制系统
采用PLC控制系统，控制前端采用传统的交流接触器和热继电器，冷却控制系统的主控制回路采用德国西门子的PLC，完成所有信号的检测与逻辑控制功能，直接从主变取油温和电流接点信号（或配热电阻测量模块测量油温）进行按油温或按负荷控制，在控制室配触摸屏，并配以组态软件，完成PLC的各种信号的显示与人机界面功能；在各个分控箱配以品牌热继电器和交流接触器，进行油泵和风机的控制与保护。
4.PLC＋触摸屏的控制系统并采用SPS多功能开关
主控制回路采用德国西门子公司的S7‐200系列可编程控制器（PLC），控制前端采用先进的SPS系列无触点的多功能保护开关，对双电源进线的备自投采用交流接触器或机械式的自动转换ATS开关（可选）。
5.传统型与新型控制箱性能比较
传统的继电器式主变风冷控制系统突出的缺陷是：逻辑控制功能低下，无通讯和保护功能，执行元件触点多，接触不良，交流接触器和热耦等损坏率高，电机保护问题未根本解决，尤其是缺相保护几乎起不到作用。这种功能单一、腐蚀老化、维护量大、无有效的电机保护配置、可靠性差的系统给运行带来了很多不便。新系统是对旧系统的改进和提高，其性能更可靠，各项保护功能齐全，动作迅速无误，使用安全、操作简便，运行更稳定。无触点开关靠半导体器件完成开关动作，克服了机械开关或接触器的固有缺陷（如机械动作、机械磨损失灵、接点老化、接点火花、动作频度低、可控性差等），具有无机械触点、无火花、无声响、经久耐用等特点。设计有触摸、键控、遥控、外控及其组合等多种控制方式，提供软件接口，新型风冷系统提供主控室对就地风冷监视与控制的功能，方便值班人员巡检和操作，可以提前检测故障状态，一改老式系统的故障检修为状态检修。
通过使用高可靠性、数字化的SPS新型风冷控制系统可以更好地实现对变压器油温的有效监测与控制，从而确保变压器的正常运行寿命、减轻值班和维护人员的工作量，减少维护费用，提高电网运行的安全可靠性和经济性。
7.5控制箱元件布置图
（1）PLC控制能完成所有信号的检测与逻辑控制功能，可配热电阻测量模块进行按油温和负荷控制（或直接从主要取油温和交流接点信号）。
