厂用变压器保护.docx
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厂用变压器保护.docx
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厂用变压器保护
1.概述
1.1厂用电系统介绍.
1)厂用电概念
现代发电厂的生产过程是完全机械化和自动化的,它需要许多机械为其主要设备和辅助设备服务,这些机械称为厂用机械。
发电厂厂用机械用电及照明用电称为发电厂的厂用电,厂用电绝大部分是使用交流电,少量的是使用直流电。
发电厂厂用电的全部电力网络、厂用电配电装置和厂用电的交直流电源等所构成的总体,称为发电厂的厂用电系统。
发电厂厂用电系统由下列各部分组成:
(1)发电厂各车间的全部电动机
(2)发电厂的照明
(3)各种电压等级的厂用电配电装置
(4)直流装置
2)厂用电接线的要求
厂用电工作的可靠性在很大的程度上决定整个电厂的安全发供电,为了保证厂用电的连续供电,厂用电接线应满足下列要求:
1.安全可靠,运行灵活
厂用电接线方式和电源容量应能适应正常、事故、检修等方面的供电要求,还要考虑到机炉启动和停运过程中的供电要求,同时应满足切换操作的方便。
2.投资少,接线简单、清晰,运行费用低
在考虑安全可靠的同时,还要注意到它的经济性。
过多的备用设备和不必要的接线不但会造成基建投资费用的浪费和运行费用的增加,而且运行操作繁琐,增加了设备的故障机会和维修的工作量等。
3.的对应性
指在正常运行方式下,本机、炉的厂用电源由本机、炉供给,这样,当厂用电系统发生故障时,只影响一组机组的运行,可缩小故障范围。
4.电气主接线的关系
厂用电接线应根据电气主接线的方式来考虑,尤其是高压厂用备用电源的引接问题。
5.体性
厂用电接线要考虑到电厂分期建设,连续施工等情况,对扩建工程,应充分注意到原有厂用电系统的特点,做到厂用电系统的整体性。
1.2厂用电系统负荷
1.2.1火电厂的主要用电负荷
(1)输煤部分:
煤厂抓煤机,链斗运煤机,输煤皮带,碎煤机,筛煤机。
(2)锅炉部分:
磨煤机,给粉机,引风机,送风机,排粉机,空气预热器。
(3)汽机部分:
凝结水泵,循环水泵,给水泵,工业水泵,疏水泵。
(4)除灰部分:
冲灰水泵,灰浆泵,碎渣机,电器除尘器。
(5)电气部分:
变压器冷却风机,变压器强油水冷电源,蓄电池充电及浮充电装置,备用励磁电源,硅流装置,控制电源。
(6)其他公用部分:
化学水处理设备,中央修配厂,废水处理设备,油处理设备,起重机,试验室,照明。
1.2.2厂用电系统负荷分类
I类负荷:
短时停电会影响人身或设备安全,并使生产停顿或发电量大量下降者,如:
给水泵,凝结水泵,引风机,循环水泵等,对I类厂用电动机必须保证自起动,并应由两个独立电源供电,当一个电源失去后,另一个电源应立即自动投入。
II类负荷:
较长时间的停电虽会损坏设备或影响正常的生产,但在允许的停电时间内通过及时操作能重新取得电源而不至于造成生产混乱者,如:
工业水泵,疏水泵,灰浆泵以及输煤设备等。
对于这类厂用电动机应由两个电源供电,一般采用手动切换。
III类负荷:
长时间停电不致直接影响生产者,如:
中央修配厂,实验室和油处理室等处的电动机,一般由一个电源供电。
事故保安负荷:
在事故停机过程中及停机后的一段时间内,仍应保证供电,否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷,如汽轮机的盘车电动机、发电机组的直流润滑油泵等。
根据对电源的不同要求,事故保安负荷又分为以下三种:
1)直流保安负荷:
由蓄电池组供电,如发电机的直流润滑油泵、事故照明等。
2)交流不停电保安负荷:
一般由接于蓄电池组的逆变装置供电,如实时控制用计算机。
须保证给事故保安负荷供电,对大容量机组应设置事故保安负荷电源。
3)允许短时停电的交流保安负荷:
如200MW机组的盘车电动机。
厂用电中断时,必须保证给事故保安负荷供电,对大容量机组应设置事故保安负荷电源。
发电厂的类型不同,厂用电的重要程度也不相同,一般来说,水电厂的厂用电不如火电厂重要。
不同的技术条件对厂用电的供电也提出不同的要求,如超高压高温蒸汽的火电厂,采用新型冷却方式的大容量发电机组,采用计算机控制及全盘自动化和远动化时,对厂用电的供电质量和可靠性有更严格的要求。
为了保证厂用电的可靠性和经济性,一方面要正确的选择厂用电电源、电压、供电的接线方式、厂用电动机和继电保护等,另一方面在运行中必须正确使用和科学管理。
对于直流电源,一般采用蓄电池组,但是它价格昂贵,运行维护麻烦,寿命短,现在多采用能迅速启动的柴油发电机作为备用电源。
1.3厂用电源
1.3.1厂用电源的种类
根据厂用电系统负荷的要求不同,厂用电源可以分为交流电源和直流电源两种。
取得厂用交流电源的两种方式:
(1)由主发电机通过厂用变压器或电抗器给厂用电系统供电
(2)装设独立的厂用电源单独供给厂用电。
1.3.2厂用电源电压选择
发电厂的厂用电负荷主要是电动机和照明。
给厂用负荷供电的电压主要决定于厂用负荷的电压、供电网络、发电机组的容量和额定电压等因素。
目前生产的电动机,电压为380V时,额定功率在200KW以下;3-6KV时,最小额定功率分别为75KW和200KW;1000KW及以上的电动机,电压一般为6KV或10KV。
同功率的电动机,一般当电压高时,尺寸和重量大,价格高、效率低、功率因数也低。
但从供电网络方面来看,电压高时可以减小供电电缆的截面,减小变压器和线路等元件的电能损耗,使年运行费用减小。
所以,发电厂中厂用电动机的功率范围很大,可从几千瓦到几千千瓦。
发电机组容量越大,所需厂用电动机的功率也越大,因此,选用一种电压等级的电动机,往往不能满足要求。
经过综合比较,为了给厂用电动机和照明供电,厂用供电电压一般选用高压和低压两级。
我国有关规程规定,火电厂可采用3、6、10KV作为高压厂用电的电压。
发电机单机容量为60MW及以下、发电机电压为10..5KV时,可采用3KV,容量为100-300MW的机组,可采用6KV,容量为300MW以上的机组,当技术经济合理时,可采用两种高压厂用电电压。
火电厂低压厂用电电压,动力宜采用380V,照明采用220V。
200MW及以上的机组,主厂房内的低压厂用电系统应采用动力与照明分开供电的方式。
其他可采用动力和照明共用的380/220V网络供电。
低压厂用电系统中性点宜采用高电阻接地方式,以三相三线制供电;也可采用动力和照明网络共用的中性点直接接地。
当厂用电压为6KV时,200KW以上的电动机宜用6KV,200KW以下宜用380V。
当厂用电压为3KV时,100KW以上的电动机宜采用3KV,100KW以下者宜采用380V。
1.3.3厂用供电电源引接方式
发电厂的厂用电系统,通常采用单母线接线。
在火电厂中,因为锅炉的辅助设备多、容量大,所以高压厂用母线都按锅炉台数分段。
凡属同一台锅炉的厂用电动机,都接在同一段母线上。
与锅炉同组的汽轮机的厂用电动机,一般也接在该段母线上。
但每台汽轮机组有两台循环水泵和两台凝结水泵时,因其中一台纯属备用,允许分别结在不同分段上。
锅炉容量在400-1000t/h时,每台锅炉应由2段母线供电,并将相同两套辅助设备的电动机分别接在2段母线上。
锅炉容量为1000t/h以上时,每一种高压厂用的母线应分为2段。
厂用母线按锅炉分段的优点:
(1)一段母线故障时,仅影响一台锅炉运行。
(2)锅炉的辅助机械可与锅炉同时检修。
(3)因各段母线分开运行,故可限制厂用电路内的短路电流。
低压厂用母线,当锅炉容量在230t/h及以下时,一般也按机炉数对应分段,并用隔离开关将母线分为两段;锅炉容量在400t/h及以上时,每台锅炉一般由两段母线供电,两段母线可由同一台变压器供电。
锅炉容量为1000t/h时,每段母线可由一台变压器供电。
2.厂用变压器及保护
2.1厂用变压器的故障
厂用变压器的故障可以分为内部故障和外部故障两种。
厂用变压器的内部故障主要有绕组的相间短路、匝间短路和单相接地以及铁芯烧损等。
现代的三相式变压器,由于结构工艺的改进和绝缘性能的加强,发生内部绕组相间短路的可能性是很少的。
如果是由三台单相变压器构成的变压器组,则内部相间短路是不可能发生的。
厂用变压器最常见的内部故障是绕组的匝间短路。
厂用变压器的外部故障主要是套管和引出线上发生的短路,这种工作可能导致变压器引出线的相间短路或一相绕组碰接变压器的外壳。
在大接地电流系统中,当变压器的绕组发生单相接地短路时,将产生很大的短路电流而破坏厂用电系统的正常运行,因此变压器的保护应尽快的动作于它的断路器跳闸。
对于小接地电流系统中的变压器,通常按具体情况可装设或不装设专用的单相接地保护装置。
2.2厂用变压器的异常运行和常见故障原因分析
1.声音异常
变压器在正常运行时发出均匀的有节律的“嗡嗡”声,如果出现其他不正常声音,均为声音异常,产生的主要原因有以下几个方面:
(1)当有大容量的动力设备启动时,负荷突然增大,变压器声音也会变大,如变压器带有电弧炉、可控硅整流器等负荷时,负荷变化大,又因谐波作用,变压器内瞬间发出“哇畦”声或“略咯”间歇声,监视测量仪表指针发生摆动。
(2)过负荷,在夏季或农忙用电高峰时,配变会因为过负荷发出很高的沉重的“嗡嗡”声。
(3)个别零件松动(如铁芯的松动)或有遗漏零件在铁芯上时,变压器会发出强烈而不均匀的“噪声”,或有“锤击”和“吹风”之声。
(4)变压器内部接触不良或局部放电,会发出放电的“吱吱”或“噼啪”声,且此声音随离故障部位远近而变化;如果是绕组短路,将有“噼啪”声,严重时会有巨大的轰鸣声随后可能起火。
(5)系统短路或接地时,通过的短路电流很大,使变压器的噪声也很大。
当线路在导线连接处或T接处发生断线,刮风时容易造成时接时断的接触而发生弧光或火花,这时变压器就会发出象青蛙“唧哇唧哇’,的叫声;当低压线路发生接地或短路事故时,变压器就发出“轰轰”的响声;当变压器绕组高压引出线相互间或它们对外壳闪络放电时,有爆裂声音。
(6)变压器的跌落式熔断器或分接开关接触不良时,有“吱吱”的放电声。
(7)变压器高压套管脏污,表面釉质脱落或有裂纹存在,可听到“嘶嘶”声。
(8)变压器铁芯接地断线,会产生劈裂声。
(9)变压器的某些部件因铁芯振动而造成机械接触时,会产生连续的、有规律的撞击或摩擦声。
(10)电网发生过电压,例如中性点不接地系统,发生单相接地或电磁共振时,变压器声音比平常尖锐。
2.油温异常
正常负荷及正常冷却情况下,变压器的油温不断升高,其主要原因有:
(1)由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺栓绝缘损坏,使变压器油温升高,涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏,这时铁损增大,油温升高而穿芯螺栓绝缘破坏后,使穿芯螺栓与硅钢片短接,这时有很大的电流通过穿芯螺栓,使螺栓发热,也使变压器的油温升高。
(2)绕组局部层间或匝间短路,内部接点有故障,接触电阻加大,二次线路上有大电阻短路等,均会使油温升高。
(3)过负载、环境温度过高,冷却风扇和输油泵故障,散热器阀门忘记打开,渗漏油引起油量不足等原因都会造成变压器温度不正常。
3.油色、油位异常
变压器内部故障及各部件过热将引起一系列的气味、颜色的变化:
(1)瓷套管端子的紧固部分松动,表面接触面过热氧化,会引起变色和异常气味。
(2)变压器漏磁的断磁能力不好及磁场分布不均,引起涡流。
会使油箱局部过热引起油漆变色。
(3)瓷套管污损产生电晕、闪络会发出奇嗅味,冷却
风扇、油泵烧毁会发出烧焦气味。
(4)吸潮过度、垫圈损坏、进入油室的水量太多等原因会造成吸湿计变色。
(5)发现油内含有炭粒和水分,油的酸价增高,闪点降低,随之绝缘强度降低,易引起绕组与外壳的击穿。
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- 变压器 保护