疏水自动加压器（共4篇）
疏水自动加压器 篇1
笔者在长期的自动化控制研究过程中, 常常需要大功率的交流自动调压电源, 以前使用手动调压, 麻烦且不方便, 为此笔者将以前使用的3KW交流调压器改装成了自动控制调压器。这个调压器有两个输出端, 一个是150～250V段的调压范围供常规电器调整试验, 另一个是0～70v的调压范围供音响发烧DIY以及低电压交流应用。取自18V抽头经过整流桥和7812稳压输出12V直流电供控制回路用, 调整W1使电压表指示到需要电压值即可, 这时整个电压波动范围在10%之内 (设计值) 。
工作原理:当输出电压高于设定值+10%时, IC2-2同相端电压大于反相端电压而输出高电压使Q2导通, J2吸合, 电机逆转, 使输出电压下降, 同时由于J2的吸合, J2的其中一路触点短路了R10使IC2反相端设定值由原来+10%变为正常设定值, 所以电机带动滑臂运行到正常设定值处才能停下, 而不是降到+10%处停下。当输出电压低于设定电源-10%时, 调整跟前面一样, 只是继电器J1短路了R4, 同理使滑臂回到设定值, 而不是回到-10%处就停下。
装配要求:整个输入输出用线要4平方毫米以上, SW1选用20A漏电空气开关, SW2在150～250V的档位上, 电压表为双刻度, 满刻度分别为250V和100V。SW3, SW4为滑臂上下限位开关, 安装在滑臂上下极限处。电机用直流减速电机, 额定转速为15转/分, 额定工作电压为24V本设计是减压使用, 其他元件都在电路图有详细标注, 整个电路板装配要与机壳绝缘, 按图纸连接无误, 不需要调试就可正常工作。
变压器瓦斯继电器自动保护研究 篇2
关键词：变压器,瓦斯继电器,压力,整定值
变压器是电力系统最为常用的设备之一, 也是极为常见的电力设备, 无论是工业也是民用, 都离不开变压器在其中发挥的极其重要的作用, 正因为如此, 变压器的安全成为了电气专家克难公关的一个主要课题。
1 变压器安全的故障的主要原因
从目前我国广为使用的变压器来看, 大多数停留在上世纪末的研发水平, 其安全性能还不能令人高枕无忧, 一般来说, 变压器的保护主要电流速断、差动保护等电气型的继电保护, 但实践证明, 次来保护对变压器内部故障反映相当迟钝, 主要原因在于变压器内部出现的故障基本上都是从短路尤其是匝间短路引发的, 一旦短路事情发生, 瞬间的电流非常强大, 不过由于其传递到线线电流的并不能得到同步反映或者有效放大, 因此, 难以被发现, 直到多多匝短路或者接地短路时, 才会自动切断电源, 但此时往往内部损伤很大。从变压器的构成结构分析, 变压器保护的水平和性能主要取决于内部的瓦斯继电器, 这个继电器是主动性的, 它着设计上赋予了及时切断电源的功能, 但因为瓦斯继电器的灵敏度被流速所制约, 若达不到相应的整定值, 就不会发生保护动作。变压器还设有安全气道——压力释放阀门, 这个装置的主要功能是保护变压器主油箱保证正常形态, 一旦变压器内部发生问题时, 变压器的主油箱内的压力随之升高, 瓦斯继电器中的油也会同时流动。上世纪八十年代前设计的变压器, 其的流速整定交由机电设备专业人员进行设定, 而压力释放阀门却又是交由设计人员把握, 两者互相之间缺乏更加科学或者完善的沟通或者交流, 势必会造成各自为政, 继电专业从业人员难以完全顾及到压力释放阀门是否比瓦斯继电器的反映要早, 瓦斯继电器是否能真正在瞬间能随之动作, 作为设计人员, 也可能对瓦斯继电器和压力释放阀门的联动缺乏深入的研究。
2 瓦斯继电器整定值计算
变压器内放置了大量的变压器油, 变压器油石油的一种分馏产物, 它的主要成分是烷烃, 环烷族饱和烃, 芳香族不饱和烃等化合物。俗称方棚油, 浅黄色透明液体, 相对密度0.895。凝固点<-45℃。变压器油作用是多方面的, 但绝缘、冷却和消弧作用是主要功能, 当变压器内部发生电弧时, 出现故障点局部就会产生高温, 变压器油被高温电弧激活气化, 分解为高分子的体, 一般为烃类气体, 气体的主要成分为氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等, 其中含量最高的尾乙炔气体, 往往占有率超过75%, 由于油本身就是有机溶剂, 所以, 部分气体是可以溶解到油中, 但当产生气体的速度快于气体溶解于油的速度, 就会在发生故障的局部形成气泡, 气泡的体质比油要大, 大体积的气泡势必会挤占油的空间, 可见, 在产生故障时, 故障点产生的气体和瓦斯继电器中油的流动应该是同步发生的, 多少气体的产生会增大一定体质的空间, 被挤占的空间中的有就流向储油罐, 也就是说, 产气的速率大少制约着通过瓦斯继电器油的流速, 而电弧的功率越大, 则产气的速率自然也越大。因此, 要尽可能低控制变压器内部的故障发生的概率, 就是要求得最少的流速整定值, 将流速整定值少于最低故障概率下的产气速率。真如以上所述那样, 变压器的故障往往都是有一匝短路引起的, 而一匝短路的原因十分复杂, 如电弧路径问题、线圈大小形状、电弧电阻大小、匝间电压高低等因素, 要精确计算非常困难, 鉴于此, 本文采用反推的计算方法, 对整定流速进行计算。传统变压器的整流流速处于0.7—1.3m/s, 这里我们取用0.9m/s进行反推。
设油流速:V=1m/s=100cm/s;
瓦斯继电器管道直径:D=8cm;
管道截面:
油的体积流速:R=S×V=52×90=5000cm2/s=5L/s;
计算结果就是产气速率为每秒五升。
通过查找变压器相关资料可知, 变压器内油要气化为烃类气体必须要达到一定的能力供应, 一般乙炔的临界点为850kJ/mol, 其他烃类的气化点为450kJ/mol, 由于变压器气体中乙炔占有主要, 大概超过75%, 所以在计算中, 加权的气体气化临界点为780kJ/mol。
那么, 每秒5升的产气需要的能量为:
这个数值大小相当于5台大功率 (35KW) 电机同时作业产生的能量, 铁的溶解热170kJ/kg, 这个能量就相当于在在一秒钟内就可以将170/174克铁融化掉, 若是这个能量在变压器内持续的时间达到几秒钟, 那么对变压器的破坏难以估量。从发生故障的变压器事后拆解分析, 当瓦斯继电器发生的动作时, 变压器内部的损坏早已超出人们想象的程度, 往往是很多匝发生了短路, 即便是灵敏度非常高的传统变压器, 哪怕其反应时间在1秒钟以内, 瓦斯继电器不发生动作, 那么至少都会有超过一匝以上的点被击穿。
3 压力释放阀门整定值计算
几乎在运行中的变压器都装有压力释放阀, 作为变压器非电量保护的安全装置, 压力释放阀是用来保护油浸电气设备的。即在变压器油箱内部发生故障时, 油箱内的油被分解、气化, 产生大量气体, 油箱内压力急剧升高, 此压力如不及时释放, 将造成变压器油箱变形、甚至爆裂。安装了压力释放阀, 就使变压器在油箱内部发生故障、压力升高到压力释放阀的开启压力时, 压力释放阀在2ms内迅速开启, 使变压器油箱内的压力很快降低。
当压力释放阀内部发生故障时, 就会产生一定的气泡, 气泡挤压空间导致主油箱的压力随之上升, 这个数值大小十分关键, 按照流体力学通行的计算方式, 主油箱的压力大小由四个方面的因素决定:
(1) 受主油箱的和储油箱之间的通道阻力影响。从传统变压器的设计分析, 一般都有几个直角的弯头, 有几个直线通道, 在主油箱和管道之间有缩放口, 从管道到储油箱也有缩放口。 (2) 储油箱都装有橡皮油囊, 橡皮的弹性会产生储油阻力。 (3) 变压器呼吸器向环境释放气体也有阻力。 (4) 储油箱和主油箱之间的油位差压力。
现设油流速:V=100cm/s;
管道直径:D=8cm;
设存在两个直角转弯, 几段直管, 两者之和:L=190cm;
净油位差:H=160cm;
为了计算的方便, 本次计算中变压器呼吸器的设定为与外界隔绝, 也就是呼吸器失去作用。而储油箱中的橡皮油囊当做是可以调节的容器, 由于其调节的幅度非常之小, 其变化的空间也忽略不计。则以油柱计为计算指标的阻力大小为:
式中:t1——主油箱到输油管之间的阻力系数, 取0.6;
t2——输油管到储油箱之间的阻力系数, 取1.1;
t3——输油管中直角弯头的阻力系数。取0.2;
V——油的流速, 取1 00 cm/;
H——主油箱和储油箱的油位差, 取150cm;
L——输油管直线管道的阻力系数, 取决于油的粘度, 查表取值5.2cm;
可以算出升压力为:∆P=169×09.×g=151.kpa
由此可见, 由于主油箱的强度取材和设计的存在着差异, 压力释放阀门生产企业的设计也无法形成固定的标准和一致的参数, 通过以上数值定量化计算, 压力释放阀门的动作值必须要大大小于最低的油压流动阻力, 但不能与升压力有较大的差距, 从国内已经使用的压力释放阀门来看, 一般都是在10-55看一般都是kPa之间, 我们不难发现, 一旦瓦斯继电器的整定流速为90cm/s, 当变压器主油箱因为电弧等因素影响导致气化升压, 压力超过15.1kPa时, 瓦斯继电器才会有反应, 若压力释放阀门能在11kPa时就发生动作, 那么变压器的主油箱内的气压就会得到有效的控制, 不会连续攀升, 压力达不到临界操作点, 瓦斯继电器就不会有反应, 瓦斯继电器挡板结构图见图1, 所以瓦斯继电器的整定流速和压力释放阀门发生动作的设定值之间有着非常密切的因果关系, 这就要求在设计变压器时, 必须考虑压力释放的途径已经和瓦斯继电器互相关联的作用。
4 结语
通过以上的分析可知, 在设计变压器时, 要注意以下两个方面:
(1) 瓦斯继电器的流速整定值应该越小也好。因为变压器在发生突发故障时, 我们总希望能把故障的损伤降低到最低的限度, 从以上分析计算可知, 只有当瓦斯继电器的流速整定值达到下限, 才能提供足够的安全保护作用, 之所以还设定下限, 是因为还要考虑地震等外界突发灾害性事件, 参照世界上先进的变压器设计方案, 一般来说在选取整定值下限时, 都是以地震灾害为考量, 地震强度达到7度的, 最佳的整定流速设定为0.3m/s;地震强度达到8度的, 建议设定整定流速0.4m/s;当地震强度超过9度时, 可以将整定流速再提高一个千分点, 地震强度再加大时, 要加大相应的安全系数, 油管越大, 流速相对可以取小点, 油管越少流速必须相应取大数。
(2) 将压力释放阀的动作效果接近于电流全断。从计算可知, 当引发变压器故障的能量达到174KPa时, 主油箱的压力为15.1KPAa, 如果在设计压力释放阀门的动作临界点的值不对, 后果也是非常严重的, 比如将压力释放阀门的动作设定为40kPa, 要满足这个条件, 等于是变压器内发生了极其严重的故障, 若已经发生了极其严重的故障, 再动作势必时与事无补, 因此, 要科学设定临界参数, 一旦发生此类事件, 必须跳闸动作完全切断电源。
参考文献
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[5]王玉.继电器保护的论述[J].中国科技博览, 2012 (6) .
疏水自动加压器 篇3
35 k V变电站主变压器冷却方式大多为油浸自冷, 在高温天气和高负荷情况下, 个别主变压器因满载或过载而油温升高, 上层油温可达到85℃左右, 无法满足《电力变压器运行规程 (DL/T 572—2010) 》第4.1.3条中“自然循环冷却变压器的顶层油温一般不宜经常超过85℃”的要求, 不得不通过拉限负荷来降低变压器本体温度。但因主变压器温度过高而压限负荷的缺点也很明显, 一是降低了主变压器出力, 二是降低了电网的供电可靠性, 三是会造成部分用户不能正常用电, 对优质服务工作造成负面影响。
河南省鹿邑县电业局35 k V变电站主变压器冷却方式全部为油浸自冷, 通过大家集思广益、认真分析, 决定自己动手, 以东关变电站1号主变压器为试点, 通过改变主变压器冷却方式确保不因主变压器温度过高而拉闸限电。主要研究出了三种解决方案。
方案一, 安装强迫油循环装置。本方案主要是安装油泵进行强迫油循环, 为了增大散热面积, 冷却管上还可设置金属片或缠绕金属带由风扇强制吹风从而使热油加速冷却, 冷却后的油从冷却器下端进入变压器油箱内。
方案二, 安装主变压器风冷自动降温装置。在主变压器散热片上安装4个大功率风机, 通过温控自动调节装置控制风机运转, 利用风能强迫空气对流给主变压器降温。
方案三, 安装主变压器水冷自动降温装置。在变压器本体四周和散热器周围敷设一定数量的管道, 管道上钻出一定数量的小喷水孔, 利用主变压器温度控制水泵自动运转, 抽取井水注入管道向主变压器喷淋, 从而达到明显降温效果。
我们对三种方案的优缺点进行了分析比较:方案一需安装油泵、风扇、导油管等, 且须改变变压器结构, 其缺点是投资大、实施难度高, 优点是降温效果好;方案二需安装多台风机、多台交流接触器及温控装置一套, 其缺点是自身耗能较大、降温效果不明显, 优点是容易实施;方案三需安装水泵1台、压力罐1个、PVC管若干、温度控制仪1台, 优点是投资较小、容易实施、自身耗电小、降温效果明显。综合以上分析对比, 我们选择方案三作为试点实施方案。
2方案三的实施
变压器水冷自动降温装置的原理:在变压器本体四周和散热器周围敷设一定数量的PVC管道, 管道上钻出一定数量的小喷水孔, 根据主变压器温度控制水泵自动运转, 抽取井水注入压力罐, 由压力罐注入PVC管道, 通过PVC管道喷水孔连续向变压器喷水, 从而达到明显降温效果。
2.1水冷管道设计及选材
(1) 设计管道加工图纸。该主变压器为SZ9-10000/35型, 通过测量主变压器器身尺寸、散热器尺寸、水管管道最佳路径尺寸, 设计出方便灵活、实用性强的水管管道加工图。如图1所示。
(2) 管道加工材料选用。通过市场调查, 选用了质优价廉、容易加工安装的PVC管作为管道加工材料。管道用料如表1所示。
2.2水冷自控装置设计及选材
设计自控装置图纸。设计依据是:将剩余电流动作保护器、交流接触器、温度控制仪 (含温度传感器) 科学地组装在一块, 实现根据主变压器温度的高低自动启停水泵, 达到理想降温效果。自控装置图如图2所示。根据设计图选购相应设备材料。所用材料如表2所示。
2.3水冷管道加工安装
(1) 按水管管道加工图和所购管道加工材料加工PVC管道; (2) 在紧贴变压器器身和散热器部位的PVC管道上钻小喷水孔; (3) 在变压器器身和散热器上安装PVC管道; (4) 安装从水泵到进水管的连接管道。
2.4自控装置安装
(1) 按自控装置图将剩余电流动作保护器、交流接触器、温度控制仪安装在控制箱内; (2) 将温度传感器 (测温探头) 安装在变压器备用测温孔中; (3) 按自控装置图将控制箱、水泵、压力罐连接。
2.5安装注意事项
(1) 小喷水孔应紧靠每片散热片两侧, 不可过密; (2) 管道与器身及散热器固定牢固; (3) 水泵、压力管、管道之间连接牢固、密封良好; (4) 温度自控装置二次线连接牢固可靠; (5) 温度控制仪温度设置为65℃, 当主变压器上层油温高于65℃时, 水泵启动供水, 当主变压器上层油温低于65℃时, 水泵不工作; (6) 调节压力罐压力保持水压在0.3 Mpa以上; (7) 循环水通过变压器渗油池及时导入渗水井。
3实际效果
安装水冷自动降温装置后, 主变压器降温效果明显, 安装前高峰负荷时主变压器温度可达到85℃左右, 安装后相同负荷下主变压器温度保持在65℃以下, 温度下降20℃左右。小小的创新, 既提高了变压器出力, 又确保了变压器安全稳定运行, 达到了预期目的。目前, 该装置已在我局35 k V变电站推广使用。
10kV馈线自动调压器的应用 篇4
经过农网建设与改造后, 县域35kV电网骨架及10kV配电网更加完善, 35kV及以上等级变电站已广泛分布到县及各个乡镇, 大部分变电站都是设计为两台有载调压主变并列运行, 10kV母线一般都装设无功集中补偿装置, 其容量按主变容量的10%～15%设计。随着农村用电负荷的提高以及用电性质的复杂化, 致使电网的无功功率不足和无功分布不尽合理, 从而造成系统电压下降。为解决10kV馈线电压质量问题, 以下提出使用馈线自动调压器的方法。
2 变压器有载调压的作用
1) 保持电压稳定:
线路存在阻抗, 在功率传输中, 将产生电压降, 并随着用户侧负荷的变化而变化。系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动。在实现无功功率就地平衡的前提下, 当电压变动超过定值时, 有载调压变压器通过调节分接头, 对电压进行调整, 保持电压的稳定;
2) 保证电压质量:
供电变压器的任务是直接向负荷中心供应电力, 一次侧直接接到地区供电网35KV或110kV。这类变压器不但向负荷提供有功功率, 也往往同时提供无功功率, 而且一般短路阻抗也较大。随着地区负荷变化, 如果没有配置有载调压变压器, 供电母线电压将随之变化。对直接向供电中心供电的有载调压变压器, 在实现无功功率分区就地平衡的前提下, 随着地区负荷增减变化, 配合无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切, 调整分接头, 以保证对用户的供电电压质量。
3 自动调压器的调压原理
自动调压器是一种自动跟踪输入电压变化而保证其输出电压稳定的装置, 它可以广泛运用于6kV、10kV以及35kV供电系统中, 在40%的范围内对输入电压进行自动调节。设备安装在距线路首端1/2处或2/3处, 可以使线路的电压质量得到保证;对于主变不具备有载调压的变电站, 也可以将自动调压器安装在变电站主变出线侧, 实现有载调压。
3.1 调压原理
馈线自动调压器共有三部分构成:三相自耦式变压器 、三相有载分接开关和智能控制器。它的整个线圈分为三部分:串励线圈、并励线圈, 控制线圈。其中, 串励线圈是一个有多个抽头的绕组, 这些抽头通过有载分接开关的不同接点串联在输入输出之间, 改变分接位置, 从而改变自耦变压器变比, 达到调整电压的目的;三相并励线圈为自耦变压器的公共绕组, 产生传递能量的磁场; 控制线圈为控制器提供工作电源和采样信号, 见图1。
三相有载分接开关是可在带负载的情况下转换接点的开关。在自动调压器中, 串联绕组的抽头接在分接开关的不同接点上, 可以通过转换接点调节变压器变比来改变其输出电压。
在一定通过容量下, 自耦变压器变比k越接近1直接传导容量所占比重越大, 电磁容量和结构尺寸越小, 经济效益越明显, 对于10kV馈线自动调压器来说, 调压范围为0～20%时, 最大制造容量为= (1-1/1.2) S=0.167S (即制造容量为0.167倍的通过容量) 。因为制造容量很小, 与容量相同的电力变压器进行比较, 自耦变压器耗材少、体积小、损耗低、效率高。
3.2 智能控制器
控制器是整个有载自动调压器的关键部件, 它决定有载调压装置自动化, 智能化以及调节精度高低。它主要对馈线电压, 电流等参数进行检测, 自动控制有载分接开关的动作, 使馈线电压达到预定值, 无需人工干预。
为保护有载分接开关使用寿命, 控制器设有欠压、过流保护。当线路电压低于“欠压”或 调压器“过流”时, 控制器闭锁, 不再发出调压指令。同时设有上、下限位保护, 防止各种可能情况下出现误动作。为方便各项参数的设定和读取, 控制器设置了键盘。同时配备了完善的RS485通信接口, 具有遥控、遥调、遥测、遥信功能。
4 实例分析
现以某供电局所辖10kV线路的实际情况进行经济效益分析:此供电局的10kV线路, 该条线路主干线全长14.4km, 线路总容量7280kVA, 变电站出口电压10.4kV, 导线为LGJ-70和LGJ-50型钢芯铝绞线, 线径较细, 负荷较重, 使得这条线路后端的电压较低, 经测量线路的末端电压最低值为:7.82kV。为此选择安装一台5000kVA调压器。
在安装调压器前安装点的电压为8.23kV, 安装调压器后安装点的电压升高到10.3kV, 从以上的数据可以看出安装SVR馈线自动调压器以后, 线路末端电压有了很大的改善, 经实地测量得知线路末端电压为9.67kV, 有效的保证了末端用户的用电需求。
节能效果分析:从安装点到线路末端的距离约为6km左右, 输电线路为LGJ-50型导线, 线路电阻: R=0.66×6=3.96Ω, 安装点电压为8.23kV, 经调压后变为10.3kV, 节能计算如下:
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式中, 3155 (单位kVA) 为安装点以后的线路容量, η为负载率
去掉调压器的最大损耗4.12kW, 节能为9.66kW, 则设备一年总节电量:P=9.66×365×24=84621 (kWh) , 每度电按5角计算, 单台设备年直接经济效益约4.23万元。
以上节能分析只是针对馈线自动调压器提高线路电压质量后对线路降低损耗的影响, 电压质量提高后, 对设备经济可靠运行、电网经济运行等的改善都是不可估量的。
5 结束语
10kV馈线自动调压器已在部分农村电网改造中的得到了普遍应用, 通过设备的试运行可以看出, 自动调压器不仅能有效改善电网的电压质量, 而且能够降低系统网损, 提高电网的经济效益。
参考文献
[1]骆学锋.浅谈改善农村低压电网电压质量的途径[J].农村电工2000年, 第3期.
[2]张桂琴.浅谈电压质量[J].农村电气化, 1996年, 11期.