高壓硅整流變壓器課件

前言

電除塵器高壓供電裝置由高壓控制部分和輸出為直流負高壓的整流變壓器兩大部分組成。整流變壓器是由升壓變壓器和整流器組成。由于整流變壓器的負載為帶煙氣粉塵的電場，工作時負載常常出現(xiàn)閃絡以致拉弧的情況，而閃絡和拉弧的存在，產(chǎn)生了幅值較高的高次諧波，這就要求整個回路的阻抗電壓要提高。因此該變壓器具有升壓、整流、阻抗電壓高等特性。對于阻抗電壓高的情況，變壓器設計時，可分為兩種形式：低阻抗變壓器加電抗器。高阻抗變壓器：它是將阻抗電壓值設計在變壓器中，免去一個電抗器，給設計、制造、安裝提供了更多的方便。高阻抗變壓器油枕高壓套管第一章主要技術參數(shù)

輸入為單相、交流電壓380V、頻率50Hz；直流輸出：電流0.1～2.0A，電壓60、66、72、80、90kV；整流方式：橋串聯(lián)；功率因數(shù)：阻性：>0.9；電場：>0.85；效率：阻性：>0.7；電場：>0.75；溫升：繞組：65K；油頂層溫升：40K；使用環(huán)境：海拔高度不超過1000m，如超過，按GB3859修正。具體如下：海拔高度超過1000m時，由于空氣稀薄，影響了絕緣和散熱；當H>1000m，每升高100m，外絕緣間隙增加1％；溫升限值降低1K。環(huán)境溫度不高于40℃，不低于變壓器油規(guī)定的凝點溫度。第二章

變壓器溫度曲線圖

第三章變壓器總圖第四章產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

一、變壓器芯體二、高壓繞組采用漆包線繞制在高壓骨架上。根據(jù)輸出電壓等級的不同，有10個繞組。根據(jù)變壓器的特點，頭尾的電位梯度高一些，所以設置加強包和普通包，提高產(chǎn)品的可靠性。由于高壓繞組的匝數(shù)多，層數(shù)也多，所以繞組中間層設置散熱油道。為改善繞組散熱條件，層間絕緣采用棱格點膠紙。高壓線圈三、低壓繞組層式結(jié)構(gòu)，采用紙包扁銅線繞在低壓筒上。變壓器設有3個抽頭，其輸出分別為額定輸出的100％、90％、80％。低壓繞組電壓低、電流大，為提高繞組的抗沖擊能力，在低壓繞組內(nèi)加靜電屏，增大繞組對地電容，使沖擊電流盡量從靜電屏流走。低壓繞組電壓低、電流大，繞組損耗值大，根據(jù)線圈溫升計算，一般需設置散熱油道。采用δ1紙板壓制成瓦楞狀，放在導線層之間。

四、鐵芯高壓取樣電阻鐵芯五、整流橋（硅堆）根據(jù)高壓繞組數(shù)量的不同，分別有6～10個整流橋，每一組整流橋有四個硅堆，其中在負高壓輸出側(cè)為加強橋（硅堆為35kV），其余為普通橋（硅堆為25kV）。高壓硅整流器高壓電抗器六、箱體散熱片七、高壓側(cè)隔離刀動觸頭第五章變壓器的靜電屏

低壓繞組電壓低、電流大，為提高繞組的抗沖擊能力，在低壓繞組內(nèi)加靜電屏，增大繞組對地電容，使沖擊電流盡量從靜電屏流走，也就是說大電容的存在，使繞組各點電位無法發(fā)生突變，電位梯度趨于平衡，對繞組起保護作用。但是，靜電屏必須可靠接地，否則達不到保護效果，還會由于懸浮電位的產(chǎn)生引起內(nèi)部放電的問題。靜電屏蔽引出線第六章現(xiàn)場吊芯檢查

產(chǎn)品運輸后，變壓器內(nèi)部個別零部件發(fā)生松動、位移，所以要吊芯檢查，把可能的故障消除。一、檢查內(nèi)容：

所有引線、緊固件必須緊固，不得松動；用2500V搖表測量：鐵芯必須而且只有一點接地；低對地絕緣阻值≥300MΩ；高對地絕緣阻值≥1000MΩ；取樣電阻200MΩ。二、注意事項

環(huán)境溫度>－15℃。應在完好封閉場所或臨時密閉的地方吊芯，地面平坦結(jié)實、四周清潔，設備、工具干凈，以防塵、防雨、防污染。器身暴露時間：從開始放油計算?？諝庀鄬穸取?5％，8h；空氣相對濕度≤75％，6h；空氣相對濕度>75％，不允許吊芯。

第七章日常維護

溫度計管必須加適量的變壓器油，然后再裝溫度計；空氣吸濕器底部裝進適量變壓器油；干燥劑如有變色，應及時更換；對變壓器油應每年進行一次耐壓試驗，耐壓值應≥35kV/2.5mm；新油耐壓≥40kV/2.5mm。除非發(fā)生故障，在一般情況下不必吊芯檢查，以免使器身絕緣受潮。對于側(cè)出線變壓器，吊芯前必須先打開手孔蓋，拆除高壓引線。本產(chǎn)品在出廠時已做了如下試驗：耐壓試驗；負載試驗；開路試驗；閃絡沖擊試驗。第八章故障判斷

一、檢查測試鐵心對地絕緣阻值：不為0；低對地絕緣阻值：≥400MΩ；高對地絕緣阻值：≥1000MΩ；取樣電阻200MΩ（U2=60~80KV的變壓器）。硅堆正反向阻值：用2500V的搖表檢查硅堆的正反向極性，若反相阻值為“0”，則有可能是硅堆或電容擊穿。把電容拆下測量，若電容阻值為“0”，則是電容損壞；若電容阻值正常，則是硅堆損壞。高壓繞組直流電阻值。把所測量的高壓繞組直流電阻值與標簽上的直流電阻值進行對比，如相差較大，則該繞組有問題；如相差不大，則必須通過試驗進一步判斷（即變比試驗）。

二、變比試驗

拆除高壓繞組與硅堆板連接線（單邊），用調(diào)壓器從低壓側(cè)輸入約5～10V，觀察一次電流變化情況，如有明顯指示，則表示存在短路現(xiàn)象，用萬用表分別測量各高壓繞組感應電壓。根據(jù)變壓器原理，同匝數(shù)應同電壓，若高壓繞組同匝數(shù)有同電壓，而I1有明顯變化，則判斷低壓繞組有短路現(xiàn)象。對于高阻抗，在判斷低壓繞組有問題后，還必須分別通電，比較兩邊參數(shù)，以進一步判斷。

第九章工藝特點

鐵心：浸漆處理，可以提高抗振性和降低噪聲。低壓繞組：浸漆處理，提高繞組整體機械強度。高壓繞組：真空浸漆處理，提高繞組整體機械強度；防止繞組浸漆不透，內(nèi)部產(chǎn)生永久性空腔，從而容易產(chǎn)生內(nèi)部放電。層間絕緣采用棱格點膠紙，改善繞組散熱條件。器身：真空干燥，將所有零部件水分去除，提高產(chǎn)品質(zhì)量。總裝：注入變壓器油后，抽真空排氣，將裝配過程中混入的空氣排除，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

第十章變壓器油

一、變壓器油質(zhì)量指標序號項目質(zhì)量指標新油GB/T投入運行前的油運行油1外觀透明、無雜質(zhì)或懸浮物2水溶性酸（PH值）無＞5.4≥4.23酸值，mgKOH/g≤0.03≤0.03≤0.14閃點（閉口）℃≥140（10#、25#）≥135（45#）≥140（10#、25#）≥135（45#）與新油原始測定值相比不低于105水分,mg/L≤20≤356界面張力（25℃）mN/m≥40≥35≥197介質(zhì)損耗因數(shù)（90℃）≤0.005≤0.010≤0.0408擊穿電壓，Kv≥35≥40≥359體積電阻率（90℃）Ω·m≥6×1010≥5×10910油中含氣量，%（體積分數(shù)）≤1≤311油泥與沉淀物，%（質(zhì)量分數(shù)）＜0.02（以下可忽略不計）12油中溶解氣體組分含量色譜分析總烴＜20μL/LH2＜10μL/LC2H2＝0GB/T17623GB/T7252變壓器油質(zhì)量指標二、變壓器油的物理性質(zhì)

運動粘度：變壓器油的主要功能之一是通過自身或強制循環(huán)進行傳導散熱，所以油的粘度不能太高，以免影響油的有效流動和傳熱。一般要求40℃條件下，粘度不大于12mm2/s。傾點或凝固點：兩者均是衡量油品低溫流動性能的指標。傾點：油品剛好能夠流動的最低溫度；凝固點：油品不能流動的最高溫度。同一油品傾點一般較凝點高2-6℃。閃點：變壓器油加熱時，所發(fā)生的蒸汽與空氣混合后，靠近火焰發(fā)生閃燃的溫度。該指標作為檢驗油品在儲存和使用過程中有無污染，是否混油的依據(jù)。密度：影響油熱傳導率，而且還能用于確定油品在某些特殊場合是否適用。一般要求密度不大于0.895。

界面張力：表明其是否存在極性物資污染，還可以用于對已使用一段時間的油的衰敗程度。色度：表征油品精制深度。色度并非越小越好，精制過深或過淺均對油品的使用存在不利影響。在運行中，色度變化可以反映油品變質(zhì)程度。水分：水分對變壓器油擊穿電壓影響甚大，水分主要來自空氣。苯胺點：間接表示油品的組成。芳香烴最低，石蠟烴最高，環(huán)烷烴居中。標準要求苯胺點在63-84℃之間。酸值：表示石油產(chǎn)品中所含有機酸的總量，反映了油的精制深度和氧化程度?？啡┖浚鹤鳛檫\行中變壓器絕緣紙是否降解的標志。介質(zhì)損耗因數(shù)：反映油中泄露電流引起的功率損失，根據(jù)其大小，判斷變壓器油的劣化與污染程度。

三、測試項目

外觀：透明，無懸浮物和機械雜質(zhì)（目測）；閃點：不低于140℃（10＃、25＃）、135℃（45＃）；酸值：不大于0.03mgKOH/g；擊穿電壓：≥40kV/2.5mm。四、利用特征氣體判斷故障性質(zhì)

序號故障性質(zhì)特征氣體的特點1一般過熱性故障總烴較高，C2H2＜5μL/L2嚴重過熱故障總烴高，C2H2＞5μL/L，但C2H2未構(gòu)成總烴的主要成分，H2含量較高3電弧放電總烴高，C2H2高并構(gòu)成總烴中的主要成分，H2含量高4火花放電總烴不高，C2H2＞10μL/L，H2較高5局部放電總烴不高，H2＞100μL/L，CH4占總烴中的主要成分五、不同故障類型產(chǎn)生的氣體

故障類型主要氣體組分次要氣體組分油過熱CH4，C2H4H2，C2H6油和紙過熱CH4，C2H4，CO，CO2H2，C2H6油紙絕緣中局部放電H2，CH4，COC2H2，C2H6，CO2油中火花放電H2，C2H2油中電弧H2，C2H2CH4，C2H4，C2H6油和紙中電弧H2，C2H2，CO，CO2CH4，C2H4，C2H6注：進水受潮或油中氣泡可能使氫含量升高六、油中溶解氣體注意值

總烴是指甲烷、乙烷、乙烯、乙炔四種氣體的總和。

氣體氫氣乙炔總烴出廠和新投運的油＜100＜20運行油＜150＜5＜150七、變壓器絕對產(chǎn)氣速率注意值

氣體組分總烴乙炔氫一氧化碳二氧化碳開放式60.1550100八、混油和補充油的規(guī)定

補加油宜采用與已充油同一油源、同一添加劑類型的油品，且補加油的各項指標不應低于已充油。如補加油的補加分額大于5％，可能導致補后油迅速析出油泥。因此，必須做油樣混合試驗，確認無沉淀物產(chǎn)生，方可補加油。因各地制造變壓器油的油基和制作工藝不同，所以不同產(chǎn)地的變壓器油不宜直接使用；否則應對混合油做全面簽定試驗。但是，如果混入的變壓器油量僅占總油量的5％以下時，可不經(jīng)試驗直接混用。第十一章新型變壓器

器身結(jié)構(gòu)與低阻抗基本相同，即殼式鐵心、直接縫；低壓線圈1個，設3抽頭；高壓線圈10個。整流橋32組（與高壓線圈相對應）。技術參數(shù)與高阻抗變壓器基本相同。半絕緣、一體化結(jié)構(gòu)、敞開式結(jié)構(gòu)。

第十二章、電除塵控制一、原理圖二、EPIC-II控制器EPIC-II是用于調(diào)整和控制輸入到靜電除塵器的電源功率的基于微處理器的控制器。在煙氣溫度、煙氣成分、氣流發(fā)生很大變化時，EPIC-II能夠?qū)⒒鸹收{(diào)整到一個比較合適的水平。它調(diào)整整流器使得輸入除塵器的電流根據(jù)火花工況的變化而變化。所有的操作可以通過（上位機）等進行監(jiān)控。

三、EPIC-II面板發(fā)光二極管的功能如下：

ALARM

報警，發(fā)生任何故障時指示快閃：跳閘；慢閃：報警TR-ON

當主接觸器閉合，整流器運行時，該指示燈亮SPARK

每檢測到一次火花就閃亮一次AC-LINE

指示一次電流有效后，EPIC鎖住電源的頻率并開始進行數(shù)據(jù)檢測ALIVE

當處理器正常工作時閃爍REMOTE

指示EPIC處于遙控狀態(tài)，可以接收從FLAKTBUS上傳送過來的數(shù)據(jù)TOKENROTATION

通訊令牌指示燈，不閃爍表示沒有通訊NETWORK

鈕子開關。四、報警指示

系統(tǒng)中或外圍的信號點發(fā)生故障，會引起EPIC-II報警甚至跳閘。報警的故障列表在上位機上可以看到：報警列表清單，表中顯示報警發(fā)生的日期時間、發(fā)生報警的控制器、報警內(nèi)容等。

五、報警清單報警號1：“Temperaturehigh,Warning”

變壓器溫度高，報警原因：整流變壓器內(nèi)低溫度點動作，報警解決方案：檢查整流變壓器的實際溫度和報警接點報警號1：“Temperaturehigh,T/Rtripped”

變壓器溫度高，跳閘原因：整流變壓器內(nèi)高溫度點動作，整流器跳閘解決方案：檢查整流變壓器的實際溫度和報警接點報警號3：“Checkoil,Warning”

液位報警原因：變壓器液位繼電器動作，報警解決方案：檢查整流變壓器的接點報警號4：“Checkoil,T/Rtripped”

液位跳閘原因：變壓器瓦斯繼電器動作，跳閘解決方案：檢查整流變壓器的接點報警號6：“HVsafetybreaker,T/Rtripped”

高壓安全聯(lián)鎖斷開，整流器跳閘原因：高壓安全聯(lián)鎖回路斷開解決方案：檢查該回路，有否元件失效斷開或認為動作報警號8：“SCRunbalanced,T/Rtripped”

可控硅不平衡，跳閘原因：檢測到兩個可控硅之間的狀態(tài)相差較大解決方案：檢查可控硅的狀態(tài)，出發(fā)脈沖報警號9：“ACcurrenthigh,T/Rtripped”

初級電流高，跳閘原因：初級電流取樣值超過設定的跳閘極限解決方案：檢測實際的初級電流和取樣回路報警號10：“DCvoltagelow,T/Rtripped”

直流電壓低，跳閘原因：直流電壓取樣值低于設定的跳閘極限解決方案：檢查電場內(nèi)是否有短路或二次電壓取樣回路報警號11：“DCvoltagelow,Warning”

直流電壓低，報警原因：直流電壓取樣值低于設定的報警極限解決方案：檢查電場內(nèi)是否有短路或二次電壓取樣回路報警號12：“DCvoltagehigh,T/Rtripped”

直流電壓高，跳閘原因：二次電壓上升超過了設定的跳閘極限解決方案：檢查變壓器輸出是否開路或二次電壓取樣回路報警號15：“SCRshortcut,T/Rtripped”

可控硅短路，跳閘原因：在沒有觸發(fā)脈沖的時候可控硅已經(jīng)導通解決方案：檢查有否接線錯誤或可控硅損壞報警號18：“Contactorerror,T/Rtripped”

主接觸器錯誤，跳閘原因：在整流器開機的情況下，主接觸器的觸點反饋丟失解決方案：檢查接觸器和接線報警號210：“Powerdown>200ms,T/Rtripped”

供電電源斷開超過200毫秒，跳閘原因：供電電源丟失解決方案：檢查電源并重新啟動報警號54：“Rappingcontinuously>10min,Warning”

連續(xù)振打超過10分鐘，報警原因：某個振打連續(xù)運行超過10分鐘，易損壞極板。如手動運行忘記關掉解決方案：關掉該振打六、結(jié)構(gòu)特點柜內(nèi)裝有可控硅元件，控制變壓器、壓敏電阻，繼電器、熔斷器、電阻、印刷線路板、接線端子和風機等零部件（可控硅二極管的型號：KP500-1200）?？刂乒駜?nèi)發(fā)熱量較大的元件的發(fā)熱部分（例如可控硅散熱器，較大功率的電阻等）均設計安裝在散熱風道內(nèi)，由可控硅散熱器上的溫度繼電器控制風道上的冷卻風機的啟停，并設有過熱超溫跳閘報警電路。七、設備應具有的特性

輸出電流能在0～100%范圍內(nèi)任意整定。允許在150次/分閃爍狀態(tài)下運行，并能防止電弧產(chǎn)生。允許負載完全短路，而設備中任何元件不應損壞。延時30秒，發(fā)出報警信號。不允許空載運行，但負載偶爾開路，也不應造成任何故障，延時5秒發(fā)出跳閘報警信號。能承受在額定輸出條件下的開機和停機的沖擊。八、絕緣試驗

在進行絕緣試驗前，先用兆歐表測量各受試部分的絕緣電阻（在環(huán)境間溫度20℃±5℃）：控制線路：用500V兆歐表，絕緣電阻≥1MΩ。主回路：用1000V兆歐表，絕緣電阻≥2.5MΩ。表絕緣電阻≥70MΩ。九、微處理器

微處理器，控制器（以下稱EPIC）可控硅自動控制系統(tǒng)——控制柜（T/Rcc）和高壓硅整流器（T/R）組成。其基本作用將工頻交際花流電變成交壓直流電。該設備自動控制系統(tǒng)所采用的EPIC，能根據(jù)其內(nèi)在的指令和當時的電路狀態(tài)及時、準確有效地控制可控硅的導通角，而且，可任意、方便地選擇所擁有的火花電壓（電流）跟蹤，峰值電壓跟蹤，間隙供電等火花電壓（電流）跟蹤特性。時間快速上升率下降值整流電流電流極限火花電平一般上升率火花電壓跟蹤特性圖直流輸出電流極限以下，當電場發(fā)生火花時，裝置的輸出能自動跟蹤至電場的火花電壓。其特性曲線見圖

當電場內(nèi)產(chǎn)生反電暈而呈電流上升電壓卻下降的現(xiàn)象時，裝置能自動地減小電流尋找輸出電壓峰值（最大平均電壓值），并使設備能在峰值電壓處跟蹤運行。整流電壓峰值整流電流峰值電壓跟蹤特性可調(diào)式間隙供電特性，裝置能控制可控硅的導通，使之即可每個半波輪流導通，也可中斷幾個半波才導通一個半波，可用下式表示：式中：t1表示導通半周期t2表示中斷的半周期CR變化范圍為1/1、1/3、…….1/15十、保護措施

用熔斷器、阻容吸收電路和太敏電阻保護可控元件。用熱繼電器作一次側(cè)過載保護。用溫度繼電器保證可控硅元件直適溫下工和，當可控硅元件溫度達到60℃時，溫度繼電器B2，同時啟動二只冷卻風機E1，當環(huán)境溫度超過允許值等原因?qū)е驴煽卦囟冗_到90℃時，溫度繼電器B5動作，使中間繼電器K6尖電而主要觸器K1跳閘，同時EPIC據(jù)此發(fā)出跳閘報警信號。為防止低壓回路產(chǎn)生高壓，變壓器一次側(cè)二端有壓敏電阻保護。十一、可控硅可控硅也稱作晶閘管，它是由PNPN四層半導體構(gòu)成的元件，有三個電極，陽極A，陰極K和控制極G。可控硅在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無觸點控制，以小電流控制大電流，并且不象繼電器那樣控制時有火花產(chǎn)生，而且動作快、壽命長、可靠性好。在調(diào)速、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影?？煽毓璺譃閱蜗虻暮碗p向的，符號也不同。單向可控硅有三個PN結(jié)，由最外層的P極和N極引出兩個電極，分別稱為陽極和陰極，由中間的P極引出一個控制極。

十二、單向可控硅的特性單向可控硅有其獨特的特性：當陽極接反向電壓，或者陽極接正向電壓但控制極不加電壓時，它都不導通，而陽極和控制極同時接正向電壓時，它就會變成導通狀態(tài)。一旦導通，控制電壓便失去了對它的控制作用，不論有沒有控制電壓，也不論控制電壓的極性如何，將一直處于導通狀態(tài)。要想關斷，只有把陽極電壓降低到某一臨界值或者反向。

十三、單向可控硅的檢測萬用表選用電阻R×1檔，用紅黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對引腳，此時黑筆接的引腳為控制極G，紅筆接的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動。用短接線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表指針應向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明該單向可控硅已擊穿損壞。

第十三章、電除塵故障類型分析故障原因處理一次電壓很低，一次電流較大，二次電壓接近為零，二次電流很大高壓隔離刀閘接地高壓隔離刀閘置于電場位置高壓電纜擊穿穿或終端接頭絕緣損壞、擊穿造成對地短路處理和更換電纜或終端接頭電場灰斗嚴重積灰造成電暈極與集塵極間短路放盡灰斗積灰電暈極線斷線，造成短路停爐處理斷線電暈極振打裝置轉(zhuǎn)動瓷軸損壞或瓷軸箱內(nèi)嚴重積灰造成對地短路更換轉(zhuǎn)動瓷軸或清除積灰電場頂部阻尼電阻脫落而接地恢復或更換阻尼電阻異極間有金屬異物造成短路停爐處理清除異物高壓絕緣子損壞或石英套管內(nèi)壁結(jié)露結(jié)灰造成對地短路更換損壞絕緣子，清除積灰，投入加熱裝置或提高加熱溫度卸灰機故障，灰斗滿灰造成兩極間短路修復卸灰機，放盡灰斗積灰故障原因處理一次電壓較低，一次電流接近為零，二次電壓很高，二次電流為零高壓隔離刀閘不到位高壓隔離刀閘置于電場位置電場頂部阻尼電阻燒斷更換阻尼電阻高壓硅整流變壓器出口限流電阻燒斷更換限流電阻一次電壓正常，一次電流較低，二次電壓稍低，二次電流明顯降低電暈極振打周期過長造成極線積灰嚴重，產(chǎn)生電暈封閉調(diào)整振打周期電暈極振打力不夠處理和改進振大系統(tǒng)電暈極振打裝置故障處理振打裝置故障電場入口煙塵濃度過高聯(lián)系鍋爐調(diào)整燃燒及制粉粉塵比電阻過大，產(chǎn)生反電暈（二次電流過大或過低）改換煤種一次電壓偏低，一次電流很大，二次電壓較低，二次電流較小，高壓硅整流變壓器油溫升高高壓硅整流變壓器內(nèi)高