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如图1所示是静电除尘器示意图,A接高压电源正极,B接高压电源的负极,A、B之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附n mol电子,每昼夜能除煤粉m kg,电子电荷量设为e,阿伏伽德罗常数为NA,一昼夜时间为t,计算高压电源的电流强度I.
原解 由于电离出的气体中的电子和正离子带同样的电荷量,则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是:
q′=q2,
而
q′=mnNAe,
所以
I=qt=2q′t=2mnNAet,
即流过电源的电流强度为2mnNAet.
分析 本题考查静电除尘原理、电流强度定义以及有关物质的量计算等物理知识,解答应较简单.但原解析的“由于电离出的气体中的电子和正离子带同样的电荷量,则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是:q′=q2”这句话是解此题的依据,但此说法不妥,值得商榷.事实上,流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′是相等的,即两者的关系是:q′=q!
要想明白其中的原因,还得从静电除尘的原理——电晕放电说起.
如图2所示为静电除尘的示意简图,金属管A接高压直流电源的正极,金属丝B接负极,这样A、B之间就形成了极不均匀的辐射状静电场,如图3所示.充当阴极的金属丝B曲率半径很小,附近的电场强度特别大,B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子——电晕放电,正离子被吸到B上得到电子又成为分子;而电子在电场力作用下向阳极A运动,在运动过程中与粉尘相碰,则使粉尘荷以负电,荷电后的尘粒在电场力的作用下,亦向阳极运动,到达阳极后,放出所带的电子,尘粒则沉积于阳极板上,而得到净化的气体排出防尘器外,而沉积在阳极板上的粉尘最后在重力作用下落入下面的漏斗.
正解 从上面的原理中可以得知,只有阴极——金属丝B附近的空气分子被电离,且电离出的正离子在被吸附到阴极B之前聚集在B附近,电离出的电子(与粉尘结合)在电场力作用下奔向并吸附到阳极!换言之,电路在A、B之间的任何一个电路截面(形为圆柱侧面)几乎只有单一正电荷或单一负电荷通过!根据电流强度的定义和串联电路电流处处相等的性质可知:在任意一段时间内,到达阳极A的负电荷量和到达阴极B的正电荷量相等,均等于流过电源的电荷量,并等于这段时间内到达A内壁的煤粉吸附的电荷量!所以流过电源的电流强度I应该等于
I=qt=q′t=mnNAet,
而不是
2mnNAet.
关键词:大功率; 直流电源; 电解铝; 主电路拓扑
中图分类号:TN919-34 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2011)24-0033-04
Rational Main Circuit Topology of High-power DC Power Supply for Electrolytic Aluminum
LI Hong1, YAO Yong-jian2
(1. Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China; 2. Xinjiang Shengbi Transformer Co., Ltd., Xinjiang 830009, China)
Abstract: The reason of "explosion" happened for many times in recent years in the domestic electrolytic aluminum industry is analyzed and discussed. It is found that one of the main reasons of the acidents is the application of three-phase bridge-type same-phase inverse parallel circuit structure. A good solution is obtained , in which three-phase bridge-type incoherent inverse parallel structural topology is used. The application results show that the noise, vibration and stress have been decreased, and the efficiency has been improved significantly since application of the three-phase bridge-type incoherent inverse parallel structural topology.
Keywords: high-power DC power supply; electrolytic aluminum; main circuit topology; circuit structure
0 引 言
电解铝对直流供电电源的功率要求最小也有数千千瓦,而多为数兆瓦,系统最大电流达150 kA已较多见,有的甚至达到300 kA,而工作电压最低几百伏,多达上千伏, 也有使用两千多伏的。近年来随着国家强行对小型(年产3 000 t以下)电解铝厂的采取关停措施,促使国内电解铝厂生产规模日益扩大,故对这类直流电源的容量要求越来越大。另外应看到随着用户电解槽串联个数越来越多,以及槽型尺寸的日益加大,使得这种负载供电的直流电源输出电压等级越来越高,电流容量不断加大,所用晶闸管元件的管芯直径更是从最初的3英寸Φ77 mm,经过了3.5英寸的Φ90 mm,4英寸的Φ100 mm,到今已用到了5英寸的Φ125 mm。但由于多种原因,前几年国内电解铝厂使用的整流电源频发“爆炸”事故,几乎国内几家大型整流器制造厂生产的电解铝系统用整流器均有“爆炸”的不良记录,且每次事故都会导致严重停产,造成了巨大损失,其故障原因至今在行业都没有定论。笔者认为,故障原因不仅仅是整流系统制造工艺和选用的元器件质量问题所致,理由在于不同整流器厂家使用的生产工艺并不完全相同,且所选用主功率晶闸管或整流管器件又是不同的生产厂家提供的,本文对发生“爆炸”的原因从系统电路方案及机械结构方面进行分析,抛砖引玉与同行探讨此问题的根源所在,使这一困扰国内电解铝行业的问题能得以顺利解决。
1 国内电解铝现用整流器系统的基本结构
1.1 主电路原理及安装结构
由于国内电解铝行业所用整流器的输出直流工作电压最低也高于200 V,电流最小也在10 kA以上,所以决定了至今在电解铝行业所用整流系统,其整流柜几乎清一色地使用三相桥式同相逆并联基本结构,同相逆并联技术发明于日本,我国在1980年前后由西安电力整流器厂的杨岳俊高工在国内试制成功首台同相逆并联整流系统,如今已成为国内整流行业广泛应用的一种技术。
图1给出了三相桥式同相逆并联系统主电路原理图图2给出了现国内几乎都在使用的同相逆并联整流柜的主电路安装结构图,图示结构中每支整流臂使用了3只整流管并联。
1.2 使用同相逆并联电路的原因
由于电解铝用整流器需要的直流电流很大,加之至今可供人类使用的最大整流管,单只最大电流定额也仅6 500 A,所以对需要直流电流容量达几十千安,甚至上百千安的电解铝用整流器,不得不采用同整流臂多只或整流管元件并联的方案。使用同相逆并联技术的一个重要原因,一则是为了增加并联整流臂的有效数量,减小同整流臂整流管器件的并联个数,提高使用中同整流臂整流管器件的均流系数。
另一方面,大电流的直流电流流过导体时,会在导体周围产生环绕该载流导体的磁场,这一概念是众所周知的,而直流磁场会在铁磁材料中引起涡流损耗与发热,并产生磁动力。由于至今安装整流电路的柜体国内仍几乎全是钢质材料,为避免使用中大电流直流电流在柜壳中产生的涡流损耗以及在载流导体周围产生的磁场达到最小,应用同相逆并联电路结构,使整流柜内紧紧相邻的两个整流臂同一时刻流过电流大小相等、方向相反的直流电,从而达到各通电导体产生的磁场相互抵消把直流磁场引起的涡流发热及磁应力减到最小。图3给出了这种电路相邻臂的安装结构示意及电流方向和磁场方向示意图。
从图3可以明显看出,要使磁场E1与E2尽可能地抵消多一点,需要1与2两个母线臂之间的距离d1尽可能的近,但为了解决这两个不同极性整流臂之间的绝缘问题,国内的通用做法是在1与2两个整流输出母线臂及4与5两个交流输入母线臂之间增加图3所示的绝缘板,以提高绝缘强度,且为了使同相逆并联的效果尽可能的好,前几年绝缘板用纸板,且厚度一般才4~6 mm,1与2及4与5之间的距离一般控制在30~40 mm之内,这就为发生“爆炸”事故埋下了一定的隐患。
2 电解铝用整流系统发生“爆炸”事故的原因浅析 据对多家整流器厂生产的用于电解铝行业的整流器发生“爆炸”事故的统计,这种事故一般发生在设备投运后的几个月甚至1年以后,故障现象是整流柜内相邻的2个整流臂之间绝缘板击穿烧损,多数烧焦,有的整流柜柜壳护板甚至产生溶化一块或数块的严重故障现象,同时故障后多个晶闸管或快速熔断器损坏。
故障原因分析:由于故障后整流柜烧损极为严重,可以说是面目全非,所以笔者认为,故障原因有以下几点:主要原因是柜体结构与主电路方案所致;次要原因是用户维护不良或使用原因所致。至于有人认为是所用整流管质量的原因,笔者不同意此观点。理由是前几年使用同一家制造的国产整流管及ABB原装进口整流管元件的整流柜都有“爆炸”的。这几年,行业内经改进柜体结构后国内就很少发生整流柜“爆炸”的事故。现对主电路及柜体结构所致“爆炸”的主要原因进行分析。
图4给出了国内三相桥式同相逆并联整流柜内绝缘隔离用绝缘板两边电力电子器件的安装位置示意图。由于限于安装尺寸及所用晶闸管(或整流管)器件的容量越来越大,图中d3与d4的尺寸一般不是很大(多数仅30~40 mm),且一般绝缘板用的厚度为4~6 mm,在绝缘板的两侧安装着电压相差近1 000~2 000 V的整流臂(随电解铝串联电解槽数的不同而有别),在使用一段时间后,由于粉尘及电解铝厂固有的金属离子沉积绝缘板的表面,从实质上缩短了图4中d3与d4的尺寸及绝缘板侧面的厚度,一旦产生爬电或由于系统中出现因同电网别的电力电子设备的投网或切除,产生尖峰过电压耦合到整流电路中就将引起安装在绝缘板后两侧的不同电位之母线之间短路,此时系统中电解槽的阳阴极正负极板之间等效电容存贮的直流能量将瞬间沿短路点泄放,产生瞬时达上百千安的电流,甚至直流电弧烧毁。
该回路中所有的电力电子器件及母线都会引起严重的大事故。另一方面,几年前国内电解铝行业招标厂家拚命压价,电源生产厂家无序竞争,成套价越压越低。为降低成本,图4中的绝缘隔板甚至用绝缘纸板代替。运行时图4中直流元件母线4与交流快熔母线5因晶闸管或整流管器件及快速熔断器通过大电流时发热,而加速了隔离用绝缘纸板6的老化,逐渐失去绝缘性能,一旦产生由于系统中出现因同电网其他的电力电子设备投网或切除,产生尖峰过电压,耦合到整流电路,使该绝缘板击穿,则前述严重的大事故将不可避免。
还应看到,在图4所示的安装布置图中,一般在图中d5的空档中装有电力电子器件的尖峰过电压抑制网络(电阻、电容、压敏电阻),这些器件通常是用螺丝固定到绝缘板上的,也就是说安装时人为把绝缘板穿孔使用金属螺杆,这种安装降低了绝缘板的绝缘效果与等级,当尖峰过电压吸收网络中器件主电极对外壳的耐压能力下降时,更增加了上述绝缘板两侧不同电位母线发生尖峰过电压放电短路的概率与可能性。
笔者认为上述三个原因是国内较高电压输出的、用于电解铝行业的、采用三相桥同相逆并联整流方案的整流柜中频繁出现“爆炸”事故的主要原因。为防止此问题的发生,应从根本上即主电路方案和柜体结构形式上予以解决,多个三相桥式非同相逆并联整流电路的并联是较好的解决方案之一。
3 用多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联取代三相桥同相逆并联电路用于电解铝行业的可行性 (1) 由于三相桥式同相逆并联可以看作2个三相桥式非同相逆并联整流电路按同相逆并联连接的应用,所以其对晶闸管或整流管额定工作电压的要求与三相桥式非同相逆并联整流电路相同,所以改为多个三相桥式非同相逆并联电路并联,对电力电子器件的额定电压需求并未提高。
(2) 每套三相桥式同相逆并联系统中使用2个三相桥式整流电路,减小了每个整流桥臂中晶闸管或整流管的并联数量,提高了均流系数,同样输出直流电流的情况下,若用2个三相桥式非同相逆并联整流电路直接并联,则晶闸管或整流管的并联数量并未改变,对电力电子器件的电流容量要求也并未增加。
(3) 大电流直流工作时,在母线旁产生的磁场导致钢质柜壳中的涡流发热问题,可在应用多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联时,将柜壳改为非铁磁材料(如铝型材柜壳或不锈钢柜壳,也可设计成裸柜),这样就不会出现涡流发热问题。由此来看,将三相桥式同相逆并联整流系统应用2个三相桥式非同相逆并联整流电路并联来代替,在柜体结构及安装上也不存在问题和障碍。
(4) 还应看到,利用两个三相桥式非同相逆并联整流电路并联,可以使同台整流变压器次级的两个三相绕组采用不同的接法(如一个三角形,一个星形)或将两个相互移相的整流变压器装于一个变压器外壳中而实现多相(如12相)整流,减小注入电网的谐波电流,这一优良性能是使用三相桥式同相逆并联整流电路根本无法比拟的。
(5) 由于三相桥式非同相逆并联整流电路不需要把两个整流臂尽可能靠近安装,所以可增加图3所示绝缘板两侧不同直流输出母线之间的距离,而使安全距离增加,防止短路状况的发生。更何况在图3所示绝缘板两侧安装的快速熔断器对三相桥式非同相逆并联整流电路来讲,其交流输入本身就是在整流变压器内部同一相的母线分为两个同电位的分支引出的。
4 国内应用的实际例证
上述分析与结论,在国内外已得到了诸多验证,其证明点如下:
(1) 在国外电力电子技术发达的ABB及AEG公司,生产的电解铝用整流系统未像我国一样使用三相桥式同相逆并联,而是使用了多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联,因而他们生产的整流系统没有发生“爆炸”的报道,他们生产的这类整流器使用的柜壳为铝型材,与前述分析相同。
(2) 陕西高科电力电子有限责任公司在国内从2007年开始,将钢壳结构的柜壳改为铝合金框架四周钢化喷砂玻璃围护,已生产几十台整流器。其中,最大系统的电流达80 kA,由6套采用2个三相桥并联的12脉波整流柜并联构成,运行脉波数达72脉波,为用户节省了高压滤波器的费用,未发现均流不好的问题。更应提到的是用于某核工业热工试验系统的24脉波整流系统,采用4个三相桥式非同相逆并联整流电路并联,额定输出运行直流电压为3 520 V,至今已稳定运行近4年,未发生“爆炸”问题,再一次证明了上述分析的正确。
(3) 近几年,为防止再发生“爆炸”事故,在国内大型整流器厂,有的仍使用三相桥式同相逆并联整流电路,但加大了图3中绝缘板两侧的距离,牺牲了磁场抵消效果。为避免钢质柜壳涡流发热,增加磁场隔断支路或采用不要柜壳,整流电路式安装等方案,将原隔离用绝缘板厚度从4~6 mm增大至10~15 mm,且将原使用的绝缘纸板改为了环氧玻璃丝板,使图3中的d1从原30~40 mm增大到50~60 mm,使发生“爆炸”事故的几率降低了很多。可喜的是经此改进后,选用国产晶闸管或整流管与选用ABB原装进口器件所生产的整流柜都有成功稳定运行的例证。
(4) 在此专门测试过同样输出电压与电流的整流系统,采用三相桥式同相逆并联、钢质整流柜壳体及应用铝型材柜壳,并用多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联的整流系统进行试运行,其结果以铝合金柜壳以及多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联的系统,运行过程中振动与噪音和应力明显低于采用三相桥式同相逆并联且安装在钢质整流柜内的系统。后者不可能百分之百抵消最靠近的两个直流母排产生的磁场,所以多少会存在柜壳的发热问题,而前者因铝型材为非铁壳材料几乎不发热。
5 结 语
综上,可得下述结论:
(1) 国内近几年频发的铝电解整流系统“爆炸”故障的主要原因是因整流系统采用三相桥式同相逆并联电路及整流柜体结构不合理所致。解决问题的途径是采用多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联, 同时为防止涡流导致柜壳发热,应当使用非铁磁材料制作柜壳。
(2) 使用多个三相桥式非同相逆并联整流桥并联的整流系统与采用三相桥式同相逆并联的整流系统在同样的输出电压和电流条件下,使用晶闸管或整流管的数量及参数等级完全相同。
(3) 应用多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联的整流系统采用非铁磁材料,柜壳较三相桥式同相逆并联系统来说,可在变压器接线方式变化时易于实现多相整流,且运行中噪音、振动、应力明显下降,使运行效率明显提高。
毫无疑问,以多个三相桥式非同相逆并联整流电路并联的大功率整流系统将具有广阔的应用领域,它将压缩并挤占三相桥式同相逆并联整流系统在较高电压输出场合的使用份额。
参 考 文 献
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关键词: 江苏省普通高校单独招生考试 高等职业技术学校 《电工基础》 交、直流电路“图” 学习和解题作用
近年来,江苏省普通高校单独招生考试的竞争力越来越强了,那么,如何才能让高等职业技术学校的学生在单独招生考试取得更好的成绩?下面我就《电工基础》交、直流电路中的“图”的学习和解题作用,借助近年来单独招生考试试题来分析。
一、“图”在复杂直流电路分析、解题中的作用
在复杂直流电路学习过程中,图无时无刻不伴随左右,有时一个图就是一道大题,而且图在分析、解题过程中起着十分重要的作用。下面从四个方面谈谈图在复杂直流电路分析、解题中的作用。
1.图本身就是一道大题。
从近几年的单招高考试卷来分析,很多时候一个图形配一些简单的说明,就能成为一道大题目,且题目简洁、明了。
例1:如图所示,求各支路电流。
此题就是一道典型的由图来出题的问题,题目简洁、清楚,利于学生掌握。
2.利用图来介绍、分析、学习和掌握知识。
一些定理的学习,很多时候借助于图来讲解、分析,便于学生学习、掌握。如(《电工基础》§3.4戴维宁定理)戴维宁定理的学习,就是从图入手的。其解题步骤:
第一步,将电路分为待求支路和有源二端网络;(图1)
第二步,求出有源二端网络的开路电压;(图2)
第三步,作出无源二端网络,并求出等效电阻;(图3)
第四步,作来戴维宁等效电路,并求出电流。(图4)
戴维宁定理的每一个步骤都有一个图,在解题过程中,画图可以让复杂问题简单化,更容易掌握所学内容,而且不容易出错,也便于复查,以防粗心失分。
3.利用图形的变换解题。
在复杂直流电路中,解题方法之一:两种电源模型等效变换,就是完全利用(电压源与电流源)图形的变换来解题的,没有详细文字解题的过程,全是图形。把复杂直流电路图逐步逐步地变成简单的电路图,最终得出结果。
例2(江苏省2008年普通高校单独招生统一试卷,机电专业综合理论,52题):如图所示电路,试用电源等效变换法,求E2的功率。
此题就是一个利用电路的图不断变换来解决问题的典型问题。同时,此题本身也是一个由图出题的题目。
4.图可以分解成几个图的和。
在直流电路的解题方法中,叠加定理是一个比较典型的运用图形分解来解决复杂直流路的问题。
例3(《电工基础》§3.3叠加定理):
此例中,将复杂直流电路图1分解成了简单直流电路图2和简单直流电路图3,充分运用电路图,让学生容易掌握叠加定理的应用。在解题过程中,图是关键,有了图,问题就简单多了;如果离开了图,凭空想象,不易懂,也容易出错。
二、“图”在正弦交流电路分析、解题中的作用
在交流电路中,图有波形图、相量图等。
1.波形图在正弦交流电路分析中的作用。
波形图通过适当计算能描述出正弦交流电的解析式和三要素,比较同频交流电的相位关系,等等。
例4(江苏省2005年普通高校单独招生统一试卷,电子电工专业综合理论,47题):如图所示为两个工频电流i、i的波形,若I=2A,I=3A,问i、i用解析式各应如何表示?
i=2sin(314t+60)A i=3sin(314t+120)A
此题是一道从波形图中提取信息的题目,图中包含大量交流电流的信息。
2.相量图在正弦交流电路分析中的作用。
正弦交流电的学习是一个比较复杂的问题,很多时候无从下手或走远路。但如果借助于相量图,则问题会变得非清析和简单。
例5(江苏省2004年普通高校单独招生统一试卷,机电专业综合理论,54题):图中,I=10A,I=14.14A,U=200V,R=5Ω,R=X,试求:I、X、R和X。
则:电路谐振
U=U-IR=150V
X=U/I=15Ω
/Z/=U/I=15/2Ω
/Z/=
R=X=7.5Ω
纵观此题,题目简洁,已知条件少,而且侍求量较多。乍一看,无从下手,但借助于相量图,此题从相量法计算转变为普通的计算,更容易解决问题,得出结果。
例6(江苏省2004年普通高校单独招生统一试卷,电子电工专业综合理论,1.4题):在图所示的交流电路中,和的读数分别为10A与100V,则与的读数分别为:
则:(=10A,=141V)
这是一道选择题,如果运用相量法进行计算,计算量绝对大于一道计算题,非常费时,得不偿失;但借助于相量图,此题就变得非常的简单,而且省时,也不易出错。
二、体会
综上所述,“图”在交、直流电路的学习和解题过程中的作用非常明显。因此,我们在交、直流电路的学习和解题过程中要做到以下几点。
1.在学习过程中,要勤画图。只有养成良好的勤作图的习惯,在解题过程才能熟练地作出正确、有用的图。
2.作图必须使用铅笔、直尺和橡皮。一般情况下,作图不可能一步倒位,要经过不断地修改、改进、完善作图,才能得到有益于学习和解题的图。
3.在作图过程中,要尽量作出标准的图,尤其在题目较复杂时,此时标准的图可以给我们带来一些意想不到的信息,让解题过程柳暗花明。
4.在作图过程中,附上简要的说明,可以让阅卷老师更加清楚你的想法、解题方法和解题步骤。同时也便于自己检查,以防粗心出错。
5.由图出题的题目,语言简洁,相应的提供的信息也就少,这时要把相关已知条件在图中标明,便于发现出更多的信息。
关键词 220kV同塔线路;EMTP;感应电压;感应电流;接地开关
中图分类号TM72 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)94-0029-02
随着经济的快速发展,电网规模迅速扩大,输变电线路走廊紧张,同塔架设多回输电方案在工程中广泛应用。当同塔架设线路检修时,由于运行和停运线路之间的耦合,在停运线路产生感应电压;为了安全起见,需将停运线路的两端接地,在接地处会产生感应电流。
国内对于500kV同塔多回路的感应电压和感应电流研究较多,但对于220kV同塔架设线路感应电压和感应电流研究较少。本文对220kV同塔多回线路的感应电压和感应电流进行理论分析,通过仿真计算,得到了潮流、线路长度、相序排列等因素对感应电压、感应电流的影响。
1 同塔双回路的感应电压和感应电流理论分析
同塔架设线路间的感应电压和感应电流包括容性和感性两个分量,容性电流和电压是线路间的静电(电容)耦合合形成的,感性电流和电压是线路间的电磁(电感)耦合形成的。
假定,UI,II,UII,III分别为运行I线和停运II线的首段电压和电流,CI,CII,LI,LII分别为2回线路的自电容和自电感,Cm,Lm为互电容和互电感。双回线路的感应电流和感应电压之间有固定的数量关系。
1)静电耦合
双回路静电耦合方程为:
停运线路两端均不接地。感应电流为0,感应电压以静电感应分量为主,与停运线路对地电容和互电容相关,与运行线路电压成正比。
停运线路一段接地。感应电压以电磁感应分量为主,电磁感应电压与线路长度、互感和线路长度有关。感应电流以静电感应分量为主,静电感应电流与线路长度、互容和运行线路电压成正比。
停运线路两端均接地。感应电压为0;感应电流以电磁感应分量为主,电磁感应电流与自感成反比,互感成正比,与线路输送潮流成正比。
以上理论公式,定性分析同塔双回路之间感应电压、感应电流的影响因素。同塔三、四回线路,感应电压和感应电流产生的原理相同。
2仿真模型
同塔架设线路感应电压和感应电流的影响因素较多,对其仅通过理论公式进行定性分析不能指导实际工程建设。建立仿真模型,借助电磁暂态仿真程序(EMTP)进行量化计算,以指导接地开关的选型。
2.1接入系统图
某500kV变电站M的220kV出线采用先同塔四回架设,然后再分开同塔双回架设。仿真模型接入系统如图1所示。
2.2主力塔型
本次仿真主要是对同塔四回路和双回路进行仿真,所采用的主力塔塔型、导地线空间位置和相序如图2所示。
2.3系统参数
220kV线路导线采用2×JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线,子导线外径为0.336m,直流电阻为0.04633Ω/km。220kV双回路地线为1根JLB40-150钢包铝绞线,一根为36芯OPGW复合光缆,其半径和直流电阻分别为0.1575m、0.2952Ω/km、0.132m和0.498Ω/km。土壤电阻率取600Ω.m。
正常情况下,投产年时线路潮流较轻,末端电压高。负荷达到饱和年时,线路潮流重。线路采用集中参数的常规∏型电路模型,分别对投产年、饱和年两种潮流进行感应电压、感应电流的计算。系统等值阻抗和线路潮流分别见表1和2。
3 仿真结果
3.1不同潮流下的感应电压、感应电流
当单回线停运时,分别计算MN I线、II线,MP I线、II线单独停运时,运行线路对停运线路的感应电流、感应电压见表3。其中,静电感应电压为UC,静电感应电流为IC,电磁感应电压为UL,电磁感应电流为IL。(下同)
从表3仿真结果可以看出,同塔多回线路中检修线路,流过接地开关的电磁耦合电流、电压与带电线路的输送潮流成正比关系,带电线路潮流越重,停运线路的电磁耦合电压越高。
3.2同塔多回路长度对感应电压、感应电流的影响
本次模拟的MN线全长为40km,对于不同的线路长度,相应的感应电压和感应电流的最大值计算结果如表4所示。其中,相序排列是同相序。
表4计算表明,同塔同相序线路感应电压和感应电流与长度密切关系,其中位于末端的值较大,中间段的值较小。
3.3相序排列对感应电流和感应电压的影响
同塔双回I线(A/B/C三相)、II线(a/b/c三相),相序排列有很多种。选择三种典型:同相序(ABC-abc),逆向序(ABC-cba)和异相序(ABC-acb)仿真MN回路I线停运时,线路潮流为投产年的仿真结果见表5。
由表5仿真结果可知,相序排列对感应电压和感应电流影响较大,MN线采用同相序感应电压和感应电流较大,采用逆相序、异相序可以适当降低其值。
4 接地开关的选择
依据GB1985-2004《高压交流隔离开关和接地开关》标准[3],220kV接地开关的额定感应电压和额定感应电流的有限值见表6。
额定
从第3节的仿真结果可知,220kV同塔多回路出线时,MN线、MP线,静电感应电压最大值分别为:16.91kV、15.85kV,超出表5中的线路接地开关参数的额定值。因此,在220kV同塔架设的多回路中,需根据每个工程的实际情况仿真计算,对线路接地开关的参数提出具体要求。
5结论
本文对220kV同塔架设线路感应电压、感应电流进行,仿真计算,并对其接地开关的选型提出建议如下:
1) 本文对500kV变电站首端出线的220kV同塔四回/双回进行仿真,其静电感应电压超过B类开关的额定值,在工程设计中要考虑采用超B类开关,或者与产品厂家协商选择合适的产品;
2)线路输送潮流对感应电压、感应电流影响较大。因此,在线路接地开关的选型时,不仅考虑投产年的潮流,也要考虑饱和年的潮流;
3)线路相序排列对感应电压、电流影响较大,工程设计时应仿真不同相序下的感应电压、电流值。本文仿真的同塔多回路推荐采用逆相序排列;
4)同塔多回线路长度对电磁耦合感应电压、电流的影响较大,因此建议电网规划中500kV变电站尽量靠近负荷中心,减少220kV送电距离,减少感应电压/电流值。
参考文献
[1]蔡广林,曹华珍,王晓彤.500kV同塔四回路感应电压与感应电流分析.南方电网技术,2009,3(14):141-144.
[2]胡丹晖,涂彩琪,蒋伟,等.500kV同杆并架线路感应电压和电流的计算分析[J].高电压技术,2008,34(9):1927-1931.
关键词:操作箱 跳合闸电流 FCX-12HP 跳合闸信号灯
0 引言
按《山西电网继电保护专业反事故措施要点(第6版)》7.13条要求规定:断路器跳(合)闸线圈的出口接点控制回路,必须设有串联自保持的继电器回路,保证:①跳(合)闸出口继电器的接点不断弧。②断路器可靠跳、合。只有单出口继电器的,可以在出口继电器跳(合)闸接点回路中串入电源自保持线圈,并满足如下条件:①自保持电流不大于额定跳(合)闸电流的一半左右,线卷压降小于5%额定值。②出口继电器的电压起动线圈与电流自保持线线圈的相互极性关系正确。③电流自保持线圈接在出口接点与断路器控制回路之间。④操作箱跳闸出口继电器的动作电压不宜低于直流额定电压的55%,也不应高于直流额定电压的70%。
根据多年工作经验发现:不同厂家对操作箱中跳合闸电流大小的要求不尽相同,这就对继电保护工作人员及运行人员在正常维护中带来了一定的不便。下面,通过对一起220kV线路操作箱中跳合闸电流对跳合闸位置灯的影响系统阐述其作用及整改措施。
220kV柳罗线配置为:PSL-603G、RCS-902两套线路保护装置及FCX-12HP国电南自操作箱。在做线路保护装置验收试验时,发现保护装置动作,带开关传动试验均正确,但操作箱中跳闸信号灯不亮。
下面,我将以国电南自FCX-12HP操作箱为例,系统介绍跳合闸电流的大小对线圈跳闸信号回路的影响。
1 线圈跳闸信号回路图及分析
由图一、图二分析可知,以A相跳闸为例:
1.1 当手动跳闸断路器时,由于跳合闸指示回路中未接入STJ常开接点,因此操作箱中跳合闸指示灯不亮。
1.2 当保护动作跳闸时,TJR/TJQ继电器动作,其常开接点闭合,使图二中跳闸信号继电器TXJa带电导通并且保持,图一中TXJa常开接点闭合,发光二极管1XDa一直带电且保持。
1.3 B、C相及第二组跳圈同理。
2 发现的问题
因国电南自FCX-12HP操作箱出厂时默认跳合闸电流为4A。经实际现场查验,室外断路器跳闸线圈电阻为154Ω左右。220*0.6/154=0.857A,此为操作箱中实际跳闸电流。在跳闸线圈信号指示回路中,TXJa为磁保持继电器,发光二极管持续带电且发亮。当跳合闸电流太大时,二极管长期带有大电流,容易烧坏二极管,当跳合闸电流太小时,电流又不足以使二极管发光。所以,选择正确的、合适的跳合闸电流是非常必要的。
3 整改措施
拔出FCX-12HP操作箱中TJX插件,剪去操作箱中TXJa继电器并联电路中的电阻,使跳合闸电流与实际电流相匹配。
注:FCX-12HP操作箱中跳合闸电流默认裕度为40%。
4 其它厂家操作箱原理对比
应根据厂家自己定义,判别是否是装置自适应或是需外部调整。例如:
4.1 南京南瑞继保CJX系列操作箱:断路器操作回路中跳合闸直流电流保持回路,需根据现场断路器跳合闸电流大小选择相应的并联电阻(R0',R1'R2',跳合电流小于等于4A时可不做处理)。
4.2 CZX系列操作箱:装置的跳合闸电流保持回路的保持电流值采用跳线方式进行整定,方便了生产和运用。
4.3 长圆深瑞WBC系列以及四方JFZ系列操作箱对跳合闸电流都未做出明确说明,属于自适应范畴。
4.4 对于国电南自智能变电站PSIU-601型智能终端,其回路设计为自适应跳合闸电流方式,当断路器电流小于0.25A或是大于8A时按特殊设计需求处理。
参考文献:
[1]南京南瑞继保CJX系列操作箱技术说明书.
[2]国电南自PSIU系列操作箱技术说明书.
[关键词]特高压同塔双回线路潜供电流恢复电压换位方式
线路工作电压和线路的输送功率是影响线路潜供电流的主要因素,由于特高压系统的工作电压是500kV系统的2倍,输送功率高出几倍,因此特高压线路的潜供电流较500kV线路大[1~2]。单相重合闸过程中的潜供电流和恢复电压较高,不利于系统的安全稳定运行。因此,研究特高压线路的潜供电流和恢复电压是很有必要的。
根据国家特高压电网规划,规划“十二五”初期建设福州~温州特高压线路,初期降压500kV运行。为满足特高压工程前期工作需要,本文应用EMTPE(电力系统电磁暂态及电力电子数字仿真)软件对福州~温州特高压同塔双回架空线路潜供电流和恢复电压等问题进行研究。
1潜供电流和恢复电压的计算方法
高压线路的潜供电流和恢复电压是由容性和感性两个分量组成[3~8]。假设同塔双回线路6相导线名称分别为a、b、c、d、e、f ,f相首端或末端单相短路后,f相线路两侧开关断开,容性分量传递回路见图1。线路潜供电流和恢复电压容性分量(Isc、Usc)分别为:
(1)
(2)
式中:l为线路长度;Caf、Cbf、Ccf、Cdf、Cef为单位长度非故障相(a、b、c、d、e)对故障相(f相)的互电容;Ua、Ub、Uc、Ud、Ue为非故障相电压;C0为单位长度故障相线路对地电容。
图1容性分量传递回路
可见,容性分量通过相间电容静电耦合产生,潜供电流和恢复电压容性分量正比于运行电压,且与线路补偿度有关;不同的是,潜供电流容性分量正比于线路长度,而恢复电压容性分量与线路长度无关。
感性分量传递回路见图2。f相线路首末端潜供电流和恢复电压感性分量(Ism、Usm)分别为:
(3)
(4)
式中:L为故障相(f相)自感;Maf、Mbf、Mcf、Mdf、Mef为单位长度非故障相(a、b、c、d、e)对故障相(f相)的互感;Ia、Ib、Ic、Id、Ie为非故障相电流;C0为单位长度故障相线路对地电容。
图2 感性分量传递回路
可见,感性分量由非故障相电流通过相间电感电磁耦合产生,潜供电流和恢复电压感性分量均正比于线路电流;不同的是,恢复电压感性分量正比于线路长度,而潜供电流感性分量与线路长度无关。
2计算条件
2.1 系统参数
福州~温州特高压线路采用8×630mm2导线,长度303km。每回线路配置高抗2×600Mvar。
2.2 导、地线参数
同塔双回架设线路的塔型为鼓型塔,选取潜供电流最小的逆相序排列(ABC-CBA,见3.1节)为基础进行计算、比较和分析,导、地线排列见图3。
图3 同塔双回鼓型塔逆相序导、地线排列
3特高压同塔双回架空线路潜供电流和恢复电压计算分析
由式(1)~(4)可以看出,潜供电流和恢复电压与线路相间参数(由塔型、相序排列、换位方式等决定)、输送功率、无功补偿情况相关。
3.1 相序排列对潜供电流和恢复电压影响
根据排列组合,同塔双回架设的线路共有如下6种可能的相序排列方式:ABC-ABC、ABC-ACB、ABC-BAC、ABC-BCA、ABC-CAB、ABC-CBA。对不同相序排列且不换位的福州~温州特高压同塔双回架设线路进行计算,不同相序排列正常运行时潜供电流和恢复电压比较见表1。
可见,由于不同相序排列相间参数差别较大,其潜供电流和恢复电压也存在差别,逆相序排列(ABC-CBA)特高压同塔双回线路的潜供电流和恢复电压最小。因此,福州~温州特高压线路应采用逆相序排列,以减小潜供电流和恢复电压。
表1不同相序排列潜供电流和恢复电压
相序排列 潜供电流
(有效值,A) 恢复电压
(有效值,kV)
ABC-ABC 201.0 512.5
ABC-ACB 165.9 480.3
ABC-BAC 221.5 553.0
ABC-BCA 191.4 478.0
ABC-CBA 80.8 218.2
ABC-CAB 178.2 501.3
图4同塔双回线路不同换位方式
3.2 换位方式对潜供电流和恢复电压影响
选择五种换位方式(图4)与不换位进行潜供电流和恢复电压比较。六种线路架设方式潜供电流和恢复电压比较分别见图5和图6。
可见,(a)方式二的潜供电流和恢复电压与不换位线路差别不大,较不同方向换位方式的潜供电流和恢复电压大,最小潜供电流约81A,恢复电压梯度约21kV/m,难熄灭;(b)换位次数越多,潜供电流和恢复电压越小;(c)换位方式一、三~五潜供电流和恢复电压相差不大,最大仅分别相差约3A和10kV。
由于特高压同塔双回线路每一次换位投资大且换位本身又是整个线路绝缘的薄弱环节,综合考虑各换位方式技术性和经济性,从抑制潜供电流和恢复电压角度分析,推荐换位方式一作为福州~温州特高压线路换位方式,即采用逆相序排列的反方向两次换位。
图5不同换位方式潜供电流
图6不同换位方式恢复电压
3.3 输送功率对潜供电流和恢复电压影响
不同输送功率潜供电流和恢复电压分别见图7和图8。可见,随着特高压输送线路输送功率的增大,线路电流变大,线路潜供电流和恢复电压的感性分量越大,但增加值不大,说明潜供电流和恢复电压的感性分量所占比重较小,主要由容性分量决定。
图7不同输送功率潜供电流
图8不同输送功率恢复电压
3.4 小电抗取值对潜供电流和恢复电压影响(不换位线路)
不换位线路采用逆相序排列(ABC-CBA)、每回线路输送功率取4000MW,不同小电抗取值下潜供电流和恢复电压分别见图9和图10。可见,随着小电抗值的增加,潜供电流和恢复电压先减小后增大。
图9不同小电抗潜供电流
图10不同小电抗恢复电压
3.5 小电抗取值对潜供电流和恢复电压影响(换位线路)
根据前面分析,采用逆相序排列(ABC-CBA)、每回线路输送功率取4000MW,换位方式取方式一,对福州~温州特高压同塔双回线路潜供电流及其限制措施进行了计算分析。
在考虑单相重合闸的潜供电流时,除了考虑双回线路运行外,还应考虑单回运行的情况,包括停运线路两端接地和悬空的情况。三种运行方式福州~温州特高压线路潜供电流和恢复电压变化曲线见图11和图12。
方式一:正常运行,单相故障;
方式二:一回线路检修接地,另一回单相故障;
方式三:一回线路悬空,另一回单相故障。
可见,从限制潜供电流和恢复电压的角度分析,小电抗取900~1000Ω综合效果最好,其潜供电流在30A以下,恢复电压梯度小于15kV/m。
图11不同运行方式潜供电流
图12不同运行方式恢复电压
3结语
由于特高压系统的工作电压是500kV系统的2倍,输送功率高出几倍,因此特高压线路的潜供电流和恢复电压较500kV线路大。本文对相序排列、输送功率、小电抗取值以及换位方式等因素对潜供电流和恢复电压的影响进行了计算和分析,为特高压同塔双回线路相序排列和换位方式的选择提供了重要参考,最后通过福州~温州特高压同塔双回线路的三种运行方式时的潜供电流和恢复电压的计算和综合分析,初步推荐福州~温州特高压线路高压电抗器中性点小电抗取值900~1000Ω。
参考文献:
[1] 刘振亚.特高压电网工程前期论证[M].北京:中国电力出版社,2008
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关键词:分合闸线圈电流; 断路器 ;电流波形
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.150
1 分合闸线圈电流检测技术概述
目前在对断路器的例行试验中,通过低电压分合闸试验来检测断路器的状态,而该测试规定的分合闸分为较为宽泛,仅通过动作电压的高低来分析判断断路器的状态,不能有效地反映出断路器内部潜在的缺陷,同时无法对故障进行定位。
分合闸线圈电流含了关于断路器整个操作回路的极大信息,图1为典型的分合闸线圈动作电流暂态波形,通常是有两个波峰和一个波谷构成,根据波峰波谷出现的时间位置,将波形划分为五个阶段,代表分合闸过程不同的运动过程,通过与历史数据的对比分析,发现可能存在的潜在缺陷,并对缺陷进行定位,能够直观、精确的反映出断路器各部件的运行状态良好与否。
对于同型号正常分断的断路器,该暂态波形重复性很好,并且非常有规律,通常是有两个波峰和一个波谷构成,根据波峰波谷出现的时间位置,将波形划分为五个阶段[1],各个阶段具体如下:
(1)阶段I,:线圈在时刻通电,即分合闸命令下达时刻,为铁芯开始运动的时刻,即线圈电力逐渐上升,磁通上升至足以驱动铁芯运动时,铁芯即将运动的时刻。
(2)阶段II,:铁芯开始运动,需要维持铁心运动的电磁力减小,电流逐渐下降,到达时刻,铁芯已触碰到操作机械负载,速度显著下降或停止。
(3)阶段III,:当铁心撞上分合闸锁扣装置锁闩或阀门,铁心停止运动或有短暂的弹跳,电流开始增大,使分合闸弹簧开始动作。
(4)阶段IV,:该阶段其实是阶段三的延续,电流保持缓慢增长或稳定的态势,开断过程继续进行。
(5)阶段V,:电流开断阶段。开关辅助触点断开,使电流迅速减小,直到熄灭。
各个阶段体现了整个分合闸过程不同的运动过程,各阶段波形的变化,能够很好的分析反映出断路器各部件的运行状态良好与否。
2 在电力系统中的应用
针对分合闸线圈电流检测技术的有效性,目前各类研究也在不断开展实施,电网中也存在不同形式的检测方式。
2.1 主要应用方式
目前电力系统中分合闸线圈电流波形的应用主要有3种方式:①断路器在线监测系统;②分合闸线圈电流带电检测;③分合闸线圈电流停电检测。第一种为断路器在线监测系统中通过加装分合闸线圈电流检测模块(霍尔线圈)来实现线圈电流的检测,缺点是但由于缺少技术研宄,仅作数据采集,不能显示暂态电流(ms级)。第二种为依据国家电网的Q/GDW 11366-2014《开关设备分合闸线圈电流波形带电检测技术现场应用导则》[2]采用带电检测的方式进行检测。第三种为采用在设备停电情况下,使用具有电流采样功能仪器对断路器线圈电流进行检测的方式。三种检测方式具有各自的优缺点,目前第一种已在电网中有所应用,第二种已在研究应用阶段,第三种还未有相关标准,应用较少。
2.2 分合闸线圈故障案例
对某变电站110kV断路器进行例行低电压动作试验,测试结果正常,符合标准要求。当对该断路器进行分合闸线圈电流检测时,发现断路器分闸时测试电流波形数据异常,电流幅值明显增大,初步分析判断为线圈阻值减小所致。使用万用表测量分闸线圈阻值,实测值为135Ω,而正常线圈阻值约为215Ω,阻值减小约37%。于是对故障线圈进行更换,更换后电流波形检测正常。通过该起案例,可以发现,由于标准规定范围较为宽泛,常规的断路器检测手段并不能完全发现断路器潜在的故障缺陷,而通过分合闸线圈电流波形检测技术,能够直观、准确的发现断路器内部故障,并能够判断发生故障类型,进行故障定位。
3 结论与展望
断路器分合闸线圈电流检测技术相比传统常规的检测手段,通过对断路器动作时电流波形的采集、对比、分析诊断,能够发现断路器的潜在缺陷,实现故障的准确定位。随着研究的不断深入,相关标准的陆续出台,该项检测技术在电力系统中的应用将更加广泛、成熟,对于电力系统断路器故障诊断水平具有重要的实践意义。
参考文献:
[1]郎福成.真空断路器机械特性在线监测[D].沈阳工业大学,2005(03).
低NOx轴向旋流燃烧器的安装可以按两个独立的单元考虑,三次风旋流器和三次风喷口组件通过前部一个安装法兰,固定在水冷壁燃烧器喉口密封盒的背板上。安装法兰通过一根吊杆分摊组件的重量,吊杆接到风箱顶部前面的钢构架上。燃烧器喉口内组件喷口的同心度是由燃烧器吊挂组件保证的,并同组件上的凸台螺母啮合。
燃烧器其余的组件,包括一次风管、BAN JO组件、中心风管、雾化器、点火器组件,是由燃烧器前部面板和一个支撑吊挂组件支撑。面板经由一个密封焊接的滑动法兰固定在风箱壁上。组装的燃烧器重量由一个吊杆和燃烧器面板承担,吊杆与二次风箱内侧顶部的钢构架相连接,类似于三次风旋流器和二次风喷口组件的安装方式。
(一)三次风套筒挡板安装
1、将三次风套筒挡板滑动装在三次风箱上,并且在邻近正确的位置上。
2、将挡板制动块放到三次风箱正确位置并焊接。
3、将挡板调节拉杆的u形夹与挡板连接板插上销钉,在连接销钉上插入两个开口销。挡板套筒开关能自由滑动。
(二)BANJO组件的安装
1、将BANJO铸件放在BANJO壳体内,BAN JO前端和铸件之前以及铸件之间的接缝用高温粘结剂密封,依次均匀地调整顶紧螺栓,将铸件牢固地定位。装上BAN JO保护环,并焊接定位。固定环和BAN JO之间用高温粘结剂密封。
2、涡流器铸件后面的死空间用保温浇注料填满。
3、装上BAN JO盖板,连同新的密封垫一起保证正确地定位,上紧固定螺栓和垫片。
(三)一次风管的安装
1、定位在BAN JO内适当的位置上,装上一次风管密封垫。保证管子正确定位,将管子与BAN JO法兰螺栓连接。
2、煤粉收集器安装应保证旋流方向是正确的,然后焊接到一次风管上。如果焊接之后,任意一个孔影响到二次风旋流器轮子的平滑移动,那么将此孔焊死并磨光,与一次风管平齐,轮廓相符。
3、插入二次风旋流器调整杆,穿过二次风环形隔板和调整杆导向装置。
4、将二次风旋流器滑动装入一次风管,保证正确地定位。把调整杆连接到旋流器拉耳上。
5、将4个定位中心销放到和焊接在一次风管的位置上。
6、把稳燃齿固定到火焰稳定环内,并焊到安装凹槽的适当位置上,保证所装齿片的内径和同心度是正确的。
7、把火焰稳定器放到一次风管上,装上4个新的安装销钉并焊接定位。
(四)三次风锥体、风箱、挡板和二次风喷口组件的安装
1、在水冷壁燃烧器进口,把组件安装法兰放到异形耐火砖盒的背板上,以保证它能准确定位。装上固定螺栓和垫片,均匀地手动拧紧。必要时调整三个定位螺栓,以使燃烧器喉口中的组件同心,然后充分拧紧螺栓。
2、将风箱三次风锥体支撑杆夹板接到三次风锥体的凸耳上。作必要的调整以保证组件准确地同轴和牢靠地支撑。
(五)一次风管桥安装
1、吊起一次风管桥进入风箱.保证一次风管桥固定在燃烧器上。在一次风管桥塞进风箱时应特别小心,以保证二次风旋流器与二次风箱和二次风喷口组件准确的同轴,一次风管上的定位中心销钉将引导管子进入二次风喷口。
2、将密封垫片装到BAN JO前部法兰上,并将一次风管桥装到燃烧器面板上。使用螺栓和垫片均匀地将BAN JO中间法兰压紧到燃烧器面板上。
3、穿过燃烧器面板插入两根二次风旋流器调整拉杆。
4、从风箱内侧装上二次风旋流器上的两根调整杆上的连接板和锁紧螺母,并且旋流器调整杆穿过燃烧器面板,调整连接板和旋流器的位置正确并夹紧调整杆。
(六)中心风管安装
1、吊起中心凤管,并准确地定位。煤粉收集器铸件装进一次风管,必须研磨煤粉收集器铸件上的凸台导轨以便于装进一次风管。
2、将密封垫片装到中心风管法兰上,将中心风管装进一次风管,使用固定螺钉和垫片将中心风管安装法兰与BAN JO盖板法兰压紧。
3、将密封垫片装到中心风进口法兰和中心风管法兰间,用螺栓、螺母和垫片将两块法兰压紧。
4、将火焰监视器旋进燃烧器面板和中心风管上的孔中。
二、安装质量检查和保证
在低N O x轴向旋流燃烧器和燃尽风喷嘴安装完成后应完成以下安装和质量保证检查:
1、配风器的焊缝和结合面应严密不漏,必要时用渗油或整体漏风试验检查。
2、挡板与轴应固定牢靠,轴封应严密,开闭应灵活,轴端头上应作出挡板实际位置的标志。
3、操作装置应灵活可靠,指示刻度应与挡板实际位置相符,挡板在点火前应再次核对其实际位置。
4、应注意保持离水冷壁管的间隙不妨碍膨胀,火嘴喷出的煤粉不得冲刷周围管子。
5、二次风挡板门与风壳间应留适当膨胀间隙。
6、油枪应平直,内部应畅通,油枪喷嘴和雾化片应清洗干净,光洁无损伤,装配次序和方向正确,喷油孔应畅通,装配后不得渗漏。
7、油枪与配风器应保持同心,喷嘴与旋流扩散器的距离和旋流方向应符合图纸规定。
8、油枪内的连接处,特别是带有回油装置的结合面应密封良好,不得漏泄。
9、固定在水冷壁上的燃烧装置的滑动吊架应滑动自由,外部连接的风遭不得妨碍燃烧装置的膨胀和正常位移。
三、结论与建议
1、安装前炉膛内必须搭设脚手架,以便确定各喷口伸入炉膛深度尺寸及喷口同心度的确定,以免造成火焰形状偏离设计和配风不理想。
2、所有紧固件必须涂以抗啮合材料。
3、所有衬垫均应检查,是否断裂、损害,一般情况均应更换新密封垫。
[关键词]发电机定子机座汇流管道;对接焊缝;实践经验
中图分类号:TG457.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)35-0057-01
一 小径管的透照
ASME标准规定当管径D≤89mm的管子,在射线检测中倾斜透照椭圆成像是首选。小口径管采用倾斜透照椭圆成像方法,可以将源侧和胶片侧焊缝影像分开,便于影像的评定及缺陷的定位返修,并且在多数条件下实现较少的透照次数,这样既可以减少成本,又可以提高检测效率。
垂直透照重叠成像的方法虽然对于根部裂纹、根部未熔合、根部未焊透等根部面状缺陷检出率高,但是发现缺陷后分不清其位置在射源侧还是在胶片侧,会对缺陷的定位和返修造成不便,不规则的焊缝表面也会对影像的评定造成一定的影响。在检测成本、检测进度上也逊于倾斜透照椭圆成像方法。射线检测中对于缺陷的检出主要是通过裂纹检出角来决定的,它是基于假想裂纹垂直于工件表面来进行研究的,垂直于工件表面的裂纹同时也是危害性最大的一种缺陷,因此,它是射线检测重点控制的缺陷,我通过大量的实验证明,透照角在6-10°时,裂纹的识别情况最佳,随着透照角度的增大,裂纹的检出率会显著降低。
二 管电压确定
管电压决定了X射线的穿透力,随着管电压的升高,X射线的平均波长变短,有效能量增大,线质变硬,在物质中的衰减系数变小,穿透力增强。但是,过高的射线能量,对射线照相灵敏度也有不利影响,随着管电压的升高,衰减系数的减小,底片对比度降低,导致底片灵敏度下降。因此,在保证几何不清晰度底片黑度、底片灵敏度的情况下,采取较低的管电压是保证底片灵敏度主要途径。
基于以上分析及大量实验,笔者得出结论:在穿透厚度12mm时,用最高管电压180kv进行试验透照,得到符合标准要求的底片。
三 几何不清晰度及像质计的放置原则
由于实际的射线源或射线发生器的有效焦点具有一定的尺寸,会在底片上形成一段宽度为U的黑度渐变区,对缺陷的检出产生不利的影响。所以,在选择X射线机时应尽量选用较小焦点的X射线机,采用较大的焦距。
Ug――几何不清晰度
d――射源焦点尺寸
b――胶片至工件表面距离
f――焦距
像质计放置原则
ASME标准规定了像质计(IQI)应放置在射源侧。对于双壁单影时没有给出具体的规定,能使IQI放在射源则,还是要放在射源侧,如果因几何形状等原因无法放在射源侧时,也可以放在胶片侧;但对双壁双影,明确给出只能将IQI放在射源则。
四 胶片
射线透过工件后的强度是不可见的,在射线照相检测中需要使用胶片,产生不同程度的曝光,然后进行暗室处理,变成可见影像的底片,所以胶片质量对底片影像有重大影响,按ASME标准要求,此时应选用T1、 T2胶片。
五 散射线的控制
当射线穿过工件时,由于康普顿散射效应,会产生能量,较低的散射线,虽然散射线的分布与缺陷是否存在无关,但是会对底片的对比度,清晰度产生影响,所以必须加以控制。背散射线的控制是在暗盒背面加铅标记“B”,并加铅板阻挡,ASME标准规定,将一个高度不小于1/2in和厚度不小于1/16in的铅字B在曝光时贴到每个胶片暗盒的背面。通过底片影像,来判定散射线是否得到控制。
如果B的淡色影像出现在背景较黑的射线照片上,即表示散射线防护不够充分,该射线底片应当认为是不合格的,但“B”的黑影像出现在较淡的背景上,则不得作为底片质量不合格的原因。
六 底片灵敏度及黑度
底片灵敏度―底片缺陷检出能力的综合评价,IQI是恒量射线的透照技术和胶片处理质量的器具,按ASME标准要求,按射线的透照厚度,达到相应的灵敏度即可,在胶片工作的区域内黑度随着曝光量的提高而增加,黑度越大意味着透过射线强度越大,从而提高影像的对比度。另外,在胶片特性曲线上,黑度较大区域,往往具有更大的梯度。所以根据ASME标准,对底片黑度有着一定的要求,值得注意的是如果在一张底片上对比度过大,超出底片黑度要求,则应使用宽容度较大的胶片,必要时应提高射线的线质,以满足黑度的要求。实际检测时,ASME标准所规定的黑度要求是十分苛刻的条件,如果透照工艺参数选择不合适,底片的黑度要求将无法满足标准要求,而且控制好底片黑度变化的范围即1.8―4.0也是相对较困难的,实际检测中,人员的能力高低往往起主导作用。
七 结论
(1)在X射线机的选择方面,应选用小焦点的射线机,管电压应低于180kv以下,并采用较大焦距,保证有较小的几何不清晰度和较高的底片清晰度。
(2)为提高裂纹的检出率,射线的透照角度不宜过大,控制在6-8°最佳,底片焊缝影像上下的开口宽度3-5毫米为宜,若焊缝余过大,底片对比度较大,超出黑度范围时,可采用双胶技术,选择不同感光速度的胶片,同时曝光,提高底片宽容度,两张底片分别评定。
(3)小径管的透照次数是一次透照长度的体现,倾斜透照椭圆成像,要注意焊缝影像的搭接,一般100%检测为2次,(相隔90°),在特殊情况下为3次(相隔60°)达到100%检则目的。
(4)射线底片灵敏度、黑度的控制。ASME标准更倾向于人为控制,就是检测者能力的高低起主导作用。射线检测中,每张底片的黑度、灵敏度、清晰度必须在标准规度的范围内,尤其是在一张底片上黑度变化超出了-15%或+30%时,说明,该使用的参数,没有达到标准要求(一次透照长度过长),此时应调整参数从新检测。
参考文献