电力变压器风冷控制系统课件.ppt

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1、电力变压器冷却控制系统,保定中恒电气有限公司,主要内容,五、公司资质与业绩,一、中国电力的发展趋势,1、我国能源资源分布2、我国能源消费趋势3、我国煤炭资源分布4、我国可再生能源分布5、各种能源存在的问题6、中国电力的发展趋势,一、中国电力的发展趋势,1、我国能源资源分布,2010年 10.82020年 10.52030年 10.0,未来能源需求增量主要转向东部地区,2010年 24.02020年 22.42030年 20.8,西 部 地 区,中部地区,东北地区,东部地区,2010年 21.42020年 21.22030年 21.0,2010年 43.82020年 45.82030年 48.2

2、,2、我国能源消费趋势,一、中国电力的发展趋势,控制东部、稳定中部、发展西部,3、我国煤炭资源分布,一、中国电力的发展趋势,十三大水电基地,大型风电基地分布,太阳能辐射量区域分布,4、我国可再生能源分布,5、各种能源存在的问题,（1）、火电存在的问题 一是地理问题。煤炭资源主要集中在中国西北，远离负荷中心；二是污染和耗水问题。火电发电主要是煤，每年向大气中排放大量的CO2、SO2、NO，造成大气雾霾、温室效应和酸雨。需耗用大量宝贵水资源。（2）、水电存在的问题 一是地理问题。水利资源主要集中在中国西部，远离负荷中心；二是环保和地质问题。水中生物影响、碳酸盐地质稳定问题；（3）、新能源发电存在的

3、问题 一是能量密度低、容量小，发电成本高，可以作为补充；二是不稳定，受昼夜温差和一年四季节气候影响比较大；三是在生产和回收环节，风电叶片和太阳能极板存在二次污染问题。以上3种发电能源都存在需要超高压、特高压来输送大量的电力。,一、中国电力的发展趋势,6、中国电力的发展趋势 中国要在2025年实现工业制造强国和工业制造4.0，需要大量的电力支持。大容量火电、核电、水电厂，新能源发电和特高压电网将是中国电力的发展趋势。,（4）、核能发电存在的问题 一是能量密度高、容量大，可以靠近负荷中心建设。二是占地面积小，核燃料易运输，不排放有害气体。三是一次投资成本高，核心技术靠引进，国产化程度 低，核安全存

4、在一定风险。,一、中国电力的发展趋势,1、变压器的分类2、电力变压器的选型3、变压损耗的构成及散热功率的计算4、变压器冷却器组件,二、电力变压器的相关知识,二、电力变压器的相关知识,1、变压器的分类按相数：三相变压器，单相变压器。按绕组数目：双绕组，三绕组变压器。容量较大(5600kVA以上)的变压器，有时可能有三个绕组，用以连接三种不同电压，此种变压器称作三绕组变压器，例如在电力系统中，220kV、110kV和35kV之间有时就采用三绕组变压器。按冷却介质：油浸式变压器，干式变压器(空气冷却式)，水冷式变压器。电力变压器大多采用油浸式变压器。为了提高发电厂厂用电的可靠性，大容量机组的厂用变压

5、器常采用特殊结构的双分裂绕组变压器。,电力变压器的分类和型号,举例说明：,变压器的型号是由字母和数字两个部分组成的，一般可表示如下：例1：DFP400000500型变压器。主变 表示单相强迫油循环风冷式电力变压器，其额定容量400000kVA，电压等级为500kV。例2：SFFZ68000/24型变压器。高厂变 表示三相油浸风冷式有载调压分裂绕组电力变压器，其额定容量为68000kVA，电压等级为24kV。例3：SFZ68000/220型变压器。启备变 表示三相油浸风冷式有载调压分裂绕组电力变压器，其额定容量为68000kVA，电压等级为220kV,二、电力变压器的相关知识,2、电力变压器的选

6、型,A、三相一体变压器。B、三相组合式变压器。C、三个单相变压器组。,二、电力变压器的相关知识,A、三相一体变压器。,SFP-1140MVA/500kV 变压器,二、电力变压器的相关知识,B、三相组合式变压器。,SFSZ10-240000/220三相三线圈风冷有载调压用组合式电力变压器,二、电力变压器的相关知识,C、三个单相变压器组,DFP400000MVA/500kV变压器组,二、电力变压器的相关知识,某燃煤电厂单相主变参数,型号：DFP-400000/500额定功率：400MVA电压比：52522.5%/24kV联接组别：Ii0(三相组Ynd11)阻抗电压：15%(5%)噪声水平：小于78

7、dB冷却方式：ODAF,二、电力变压器的相关知识,单相变压器的磁路,铁心结构为单相四柱式，六级接缝，铁心片间垫有减震胶垫。磁路示意图：,二、电力变压器的相关知识,高质量，低损耗的晶粒取向冷轧硅钢片,铁心片，夹件，油箱互相绝缘。,单相变压器的铁芯结构,二、电力变压器的相关知识,发电侧引线,HV 屏蔽管,有载开关,芯柱1,芯柱2,单相变压器的线包结构,二、电力变压器的相关知识,3、变压器损耗构成及散热功率的计算,变压器损耗构成：三种：铁芯损耗Po、绕组损耗Pk及杂散损耗Ps。A、铁芯损耗Po（变压器的铁损），也称空载损耗，是由材料的磁滞和涡流产生的。B、绕组损耗Pk（变压器的铜损），也称负载损耗，

8、是由变压器绕组的电阻引起的，是由经过绕组的负荷电流产生的。C、杂散损耗Ps，也称附加损耗，主要包括发生在引线和外壳以及其他结构性的金属零件上的损耗。,二、电力变压器的相关知识,冷却器组件系列与需求数量计算：中大型冷却器一般有 315kW、400kW、500kW、550kW、600kW等规格。以DFP-400MVA/500KV为例，它的损耗为：空载损耗：172kW 负载损耗:738kW 每台变压器的总损耗功率为：172kW+738kW=910kW 冷却器的安全裕度系数取1.3：910kW*1.3=1183kW 理论计算需冷却器组数：1183kW315KW3.76组（选用4组）实际中，需考虑N+1

9、组备用，选用315kW的冷却器组件时，一共需要的冷却器：5组315kW冷却器。,二、电力变压器的相关知识,4、变压器冷却器组件,主变冷却器由若干个相对独立的冷却器组件单元构成。每个组件单元包括：上进油管、散热翅片、油流继电器、下出油管、潜油泵、34台散热风扇、配套的电气分控接线端子盒。,二、电力变压器的相关知识,二、电力变压器的相关知识,三、变压器风冷控制柜技术现状,1、电磁式风冷控制柜优缺点2、PLC一体式风冷控制柜优缺点3、智能模块式风冷控制柜的优点,三、变压器风冷控制柜技术现状,1、电磁式风冷控制柜优缺点,优点：电磁式风冷控制柜造价低廉，控制功能简单。采用大量接触器、空开、继电器等传统元

10、件结实耐用。对环境温度不敏感，能满足对冷却器组件最基本的控制需求。,缺点：由大量时间继电器和中间继电器组成，接线复杂，计时精度不高，维护困难。控制与报警功能不完善，不能实现冷却器对变压器温升的稳定和优化控制，容易发生故障和使故障扩大化。对于许多数字量和模拟量无法靠通讯口上传下行，目前许多重要场所用变压器都不再采用。,1、电磁式风冷控制柜优缺点,三、变压器风冷控制柜技术现状,注：已不能满足【国能安全2014161号通知防止电力生产事故的二十五重点要求中12.6.8 强油 循环结构的潜油泵启动应逐台启用，延时间隔应在30S以上，以防止气体继电器误动。】的相关规定,2、PLC一体式风冷控制柜优缺点,

11、三、变压器风冷控制柜技术现状,优点：以可编程控制器作为主要的控制核心，触摸屏作为人机界面，实现控制自动化、状态信息化、显示与操作人性化；PLC可编程控制器的编程语言是类似继电器控制电路的“梯形图”，清晰直观，简单易学，了解继电器控制线路的电气技术人员很容易接受。PLC可编程控制器利用程序进行定时、计数。顺序、步进等控制，十分准确可靠。可编程控制器具有通讯联网功能，可联机控制也可远程。可以实现对冷却器组件投切的最优控制，具有完善的控制与报警功能。,三、变压器风冷控制柜技术现状,2、PLC一体式风冷控制柜优缺点,缺点：核心控制单元PLC承担了双电源投切监测、所有的控制信号采集、冷却器组件投切的控制

12、、所有的报警信号输出，一旦PLC出现物理性死机故障和损坏，电气系统的控制和报警功能将瘫痪。虽然控制柜设计上能实现PLC故障时，可以手动控制投切冷却器，但是PLC故障的排查以及更换都需要时间，在此期间，由于控制和报警功能的瘫痪，若并发出现双电源投切电路故障，不能工作，将会出现冷却器全停不能工作的严重后果。,三、变压器风冷控制柜技术现状,2、PLC一体式风冷控制柜优缺点,国外：ABB和SIEMENS等大型变压器厂家采用的都是PLC一体式风冷控制柜，由于其测试及老化手段完善，尤其是核心PLC控制器原厂出品，并经过严格老化筛选，其PLC一体式风冷控制柜的故障率很低。国内：国内较先进的PLC一体式风冷控

13、制柜，有个别厂家采用双PLC结构，由于双PLC输入、输出接口并联在一起，导致机柜内部接线复杂，反而会使故障率增加。尤其是当一个PLC输入、输出接口出现物理损坏，比如内部贯通短路、过电压击穿等故障时，另一个PLC并联的接口根本无法工作。,三、变压器风冷控制柜技术现状,2、PLC一体式风冷控制柜优缺点,3、智能模块式风冷控制柜的优点,三、变压器风冷控制柜技术现状,优点：A、采用并联冗余+备用冗余的电气架构：1个触摸屏显示器+1个通信协议转换器+1个综合信号监控器+N个风冷单元智能控制模块的系统模式，符合技术发展的趋势（更安全、更可靠、易维护、智能化）。B、每组冷却器的投切控制、信号输入输出，集成在

14、一个ZH-FZKL风冷单元智能控制模块内。C、能实现均衡供电，避免了某段电源失电时，因切换电源而产生大的电流冲击和大的油流扰动。D、对底层每个ZH-FZKL风冷单元智能控制模块，采用更加可靠的硬件逻辑模式与并行通信模式双环控制。,三、变压器风冷控制柜技术现状,智能模块式风冷控制柜电气架构图,三、变压器风冷控制柜技术现状,三、变压器风冷控制柜技术现状,三、变压器风冷控制柜技术现状,ZH-FZKL风冷单元智能控制模块原理框图,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,1、电气架构与硬件组成上的保证2、软件控制策略及冗余设计上的保证,硬件方面对电源模块、信号输入输出均采用严格抗干扰措施，以防外界扰动引

15、起误动；对供电系统及输入电路采用多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰，也消除了个别部分之间的相互影响。对可编程控制器内部中央处理单元、存贮单元所需的工作电源采用多级滤波来消除共模干扰和差模干扰，以消除电网的波动引起的过电压、欠电压的影响；采用光电隔离措施，有效的隔离了内部与外部电路间的直接联系，以减少故障和误动。,1、电气架构与硬件组成上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,电子元器件采用军品级，严格老化筛选程序。进口薄膜电容：温度范围-55-105 松下固态盐电容：温度范围-55-105 德国进口菲尼克斯大电流可拔插端子 德国进口西门康大功率可控硅,四、ZH-BFKM型智能风冷控制

16、柜特点,1、电气架构与硬件组成上的保证,大功率可控硅,陶瓷封装集成电路,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,1、电气架构与硬件组成上的保证,1、电气架构与硬件组成上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,每个ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块都有双路动力电源切换电路，三相固态接触器等控制电路。双路动力电源特点：在模块内部，双路动力电源经2个独立的隔离控制变压器对微机控制电路供电，真正实现了只要有一路动力电源供电正常，该ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块都能正常切换动力电源，并控制对应的冷却器。当双路动力电源均失电时，模块启用柜内DC24V电源供电，完成各项监测与报警功能。三相固

17、态接触器的作用：实现动力回路的电压过零点开通和电流过零点关断，内部的测温电路实时监测其工作温度，超过设定温度时启动旁路接触器工作，保证其始终工作在安全的温度范围内。,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,1、电气架构与硬件组成上的保证,ZH-FZKL风冷单元智能控制模块并发故障的概率可忽略不计。ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块输入/输出接口，采用进口大电流裕度的可带电拔插端子，模块故障时可快速更换。机柜内部所有导线采用多股耐高低温硅胶软线，电流密度充分考虑了高温情况。,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,1、电气架构与硬件组成上的保证,柜内行线槽及电子机壳等产品，材料采用阻燃PC，耐

18、温范围为：-40+130。冷却器的油泵和风扇电动机回路设有单独的接触器和热继电器，能对电动机过负荷及断相运行进行保护。另外每个冷却器回路都装设了自动开关，便于切换和对电动机进行短路保护。柜内采用智能数显型温湿度控制器，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。,2、软件控制策略及冗余设计上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,软件抗干扰能力强。程序固化到硬件。保证了程序代码在硬件能承受的条件不会被干扰改写。程序采用汇编语言，所有中断与子程序之间相互隔离，中间设有软件陷阱，一旦程序被强干扰，进入软件

19、陷阱，恢复到正常运行状态。内部循环指令的中断与子程序，都有正常入口判断指令，一旦程序被强干扰，进入内部循环指令区，也会恢复到正常运行状态。,2、软件控制策略及冗余设计上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,所有ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块在软件设计上自动识别所在位置地址。相互之间可通用互换，而不用再设置地址拨码。通过软件控制实现均衡供电。机柜上奇数位置的模块段电源优先供电，偶数位置的模块段电源优先供电，避免某段电源失电时，切换电源时产生电流冲击和油流扰动。,2、软件控制策略及冗余设计上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块顺序启动

20、防冲击误动技术，由于超过3个以上潜油泵同时由静态启动时，引起的油流扰动会导致变压器油箱内的气体瞬时超量释放到顶层，引起气体继电器误动作；综合信号监控器会令ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块按一定的时间间隔顺序启动运行，从而使油流扰动气体继电器的影响降到最小，避免电流冲击和防止轻瓦斯继电器误动。,综合信号监控器故障时，ZH-FZKL风冷却单元智能控制模块都能实现按一定的时间间隔顺序自动投入运行。冷却器自动轮循均衡工作技术，综合信号监控器会根据各组冷却器运行时间的长短，自动排序投切优先级，使冷却器定期轮循保证所有冷却器均衡工作，都能达到设计的工作寿命。,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,2

21、、软件控制策略及冗余设计上的保证,2、软件控制策略及冗余设计上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,油温信号及逻辑异常识别技术。对所有输入信号根据时间先后判断其动作顺序的合理性，不正常时发报警信号。比如，变压器油面温度计送来的三个温度信号：第一上限是55K、第二上限是65K、第三上限跳闸信号是75K，如有第二上限和第三上限信号，而无第一上限信号，说明油温信号输入异常，只有两种可能：第一上限信号回路故障；第一上限与第三上限信号接反了。,2、软件控制策略及冗余设计上的保证,四、ZH-BFKM型智能风冷控制柜特点,电源具体故障提示：对于某一风冷智能控制模块，当其检测到段或段交流电源失电时，

22、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）。,1、ISO9001质量体系认证 2、高新技术企业证书、软件企业证书 3、变压器测控及保护工程技术研究中心 4、国家级权威机构检测5、产品项目获得国家科技基金的大力支持 6、各种严酷气候多年现场安全运行业绩7、技术支持与服务的能力,五、公司资质与业绩,1、ISO9001质量体系认证,2、高新技术企业证书、软件企业证书,高新技术企业证

23、书：GR20143000069,软件企业证书：冀R-2013-0250,3、变压器测控及保护工程技术研究中心,2011年经河北省科学技术厅审核批准在我公司设立“变压器测控及保护工程技术研究中心”。,、国家级权威机构检测,产品通过了国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心的严格检测。检测报告编号：JW100024。,五、公司资质与业绩,、产品项目获得国家科技基金的大力支持,“核电变压器强油风冷智能控制系统”项目申报了国家创新基金，获得了国家创新资金的资助。在项目验收上得到专家、用户、变压器制造单位的认可。,五、公司资质与业绩,、各种严酷气候多年现场安全运行业绩,俄罗斯特罗伊茨克国营2660MW发

24、电机组印度尼西亚苏门答腊2150MW SUMSEL（苏姆赛尔）坑口燃煤电站厄瓜多尔埃斯美拉达2200MW燃煤电站土耳其阿特拉斯（1+1）600MW伊斯肯德伦火电厂福建石狮鸿山电厂二期工程21000MW超超临界抽凝供热机组哈尔滨第一热电2600MW热电联产扩建工程河南新密电厂21000MW发电工程新疆阿克苏电厂2200MW发电工程,五、公司资质与业绩,、技术支持与服务的能力,本公司对售出产品，质保3年，终身维护；凡在保质期内，产品在正常使用情况下有损坏者，我公司负责免费维修，或按用户要求更换；超过保质期维修只收取成本费用；对用户的服务响应时间为小于12小时；定期对服务状况和用户意见作总结分析，进行服务评审，积累经验，以便更好的满足用户要求。,五、公司资质与业绩,结束语,ZH-BFKM型智能风冷控制柜是专为电力变压器冷却系统设计的设备，具有高度的安全性和可靠性。能够完全满足目前和未来电力变压器对其冷却控制系统的严苛要求。,