煤礦行業為什么要用干式電力變壓器

目前煤礦廣泛使用(yong)的(de)(de)油浸式變(bian)壓(ya)器存在(zai)許多不(bu)足(zu)。隨(sui)著(zhu)科(ke)學技(ji)術(shu)的(de)(de)發展(zhan), 新(xin)材料、新(xin)工(gong)藝(yi)不(bu)斷出現(xian), 用(yong)環(huan)氧(yang)樹脂澆(jiao)注的(de)(de)干式電力變(bian)壓(ya)器具有防爆、阻燃(ran)、防潮、可在(zai)100%濕度(du)環(huan)境(jing)下(xia)安(an)全運行(xing)(xing)、無環(huan)境(jing)污染、抗短路、耐雷電沖擊(ji)、過(guo)載能(neng)力強、節能(neng)低耗、噪音低、體積小、重量輕、經濟技(ji)術(shu)性(xing)能(neng)好等優點, 將逐步取代油浸式變(bian)壓(ya)器。 在(zai)煤礦電力系(xi)統中, 供電的(de)(de)可靠性(xing)要求較(jiao)高(gao), 溫升是環(huan)氧(yang)澆(jiao)注干式變(bian)壓(ya)器在(zai)礦山應(ying)用(yong)需(xu)(xu)解(jie)決的(de)(de)關鍵問題, 為了保證干式電力變(bian)壓(ya)器能(neng)安(an)全運行(xing)(xing)以及做到無需(xu)(xu)專門的(de)(de)維護管理人員, 就需(xu)(xu)要配置溫度(du)巡(xun)測控制儀 (簡稱(cheng)溫控儀) 。

智能干變溫控儀在煤礦行業使用解決方案

采用(yong)單片(pian)機控制(zhi)技術制(zhi)作成智(zhi)能(neng)型(xing)干式變(bian)壓器用(yong)溫控儀, 比采用(yong)分立元(yuan)器件技術在性能(neng)及誤差控制(zhi)等方(fang)面前(qian)進了(le)一步, 產品精(jing)度(du)高、體積小、功能(neng)多、性能(neng)好、質量可靠(kao)及操作維護方(fang)便。

1 測量、控制原理

變(bian)壓器是(shi)否(fou)能(neng)正(zheng)常安全(quan)運行(xing), 是(shi)以其繞組的(de)溫升來(lai)決定的(de)。干式(shi)變(bian)壓器是(shi)三(san)相(xiang)式(shi)的(de), 由A相(xiang)、B相(xiang)和C相(xiang)3個繞組組成, 每相(xiang)繞組都需不停地測溫, 用(yong)3個溫控儀非(fei)常浪(lang)費, 用(yong)一個溫控儀對A, B, C三(san)相(xiang)進行(xing)巡回(hui)測量是(shi)最佳方案。

溫(wen)控儀采用埋設在(zai)干式變(bian)(bian)壓(ya)器三(san)相繞(rao)組中的三(san)只鉑(bo)熱電(dian)阻(zu) (Pt100) 作為(wei)測(ce)溫(wen)傳(chuan)感器。變(bian)(bian)壓(ya)器運行時, 鉑(bo)熱電(dian)阻(zu)的阻(zu)值變(bian)(bian)化(hua)反(fan)映著繞(rao)組溫(wen)升(sheng)的變(bian)(bian)化(hua)。利用集成模擬開關將A、B、C三(san)相巡(xun)回選通, 經過采樣、放大(da)、信(xin)(xin)號(hao)優化(hua)處理及(ji)模數轉換后(hou), 送(song)入(ru)芯(xin)片進行處理, 輸出兩(liang)種信(xin)(xin)號(hao):一種用作溫(wen)度和狀態顯示(shi)信(xin)(xin)號(hao);另一種作為(wei)相應(ying)功能(neng)的控制信(xin)(xin)號(hao)。

溫(wen)控儀具有連續(xu)巡回(hui)檢測并顯示三(san)相繞(rao)組的溫(wen)升變化, 自(zi)動啟(qi)停風機, 超溫(wen)聲光報警(jing), 超高(gao)溫(wen)跳閘, 故(gu)障(zhang)(zhang)報警(jing)等功(gong)能。因而保障(zhang)(zhang)了干式(shi)變壓器的安(an)全運行和提高(gao)了經濟(ji)效益。

溫(wen)控(kong)儀的檢測控(kong)制原理(li) 。

2 性能特點(dian)、主要技術指標及功能

2.1 性能特點

1) 該溫控儀屬智能(neng)(neng)化儀器(qi), 是通過選用微處理器(qi)芯片進行設計(ji)、生產的新(xin)型(xing)儀表。具有對測量數據(ju)進行記憶(yi)、存儲、識別、分析、處理、命(ming)令和(he)邏(luo)輯判(pan)斷等功能(neng)(neng)。

2) 微(wei)機(ji)軟件(jian)技術(shu)與電(dian)測量技術(shu)相(xiang)結(jie)合, 對測量結(jie)果(guo)進行及(ji)時(shi)在線處理, 改(gai)善和提(ti)高(gao)(gao)測量準確度, 實現各種誤(wu)差的計算及(ji)補償, 提(ti)高(gao)(gao)了性價比和可靠(kao)性。

3) 考慮到現場使用的(de)惡劣條(tiao)件, 從軟(ruan)件、硬件和(he)結構以及微機“看門狗(gou)”等方面, 全面采用了抗干擾和(he)防死(si)機措施, 保證溫控儀(yi)正常工作。

4) 設有(you)溫度(du)、時間漂(piao)移自動補償(chang)電路(lu), 有(you)效地抑(yi)制了零點漂(piao)移, 確保整體(ti)精(jing)度(du)和(he)穩定性。

5) 可在電壓150~242 V內正常工作。

6) 無(wu)調節電(dian)位器, 儀器安裝后通電(dian)即(ji)可投入使用。

7) 通過3個按鈕就可完成人機對話需要的參數設定和(he)修改。

8) 采用兩組(zu)四位(wei)數碼管(guan)直觀顯(xian)示三相(xiang)(xiang)被測繞組(zu)的溫升(sheng)及其相(xiang)(xiang)應的工作狀(zhuang)態。

2.2 主要性能指(zhi)標

1) 測量范圍:

0~200 ℃;

2) 測量精度:

1.0級 (溫控(kong)儀0.5級;傳感器0.5級) ;

3) 分辨率:

0.1 ℃;

4) 環境溫度:

0~50 ℃;

5) 相對濕度:

90% (25 ℃) ;

6) 工作電壓:

AC150~242 V, 50 Hz;

7) 參數(shu)預置設定(ding)范(fan)圍(wei):

±20 ℃;

8) 傳(chuan)感器(qi)分(fen)度號:

Pt100;

9) 傳感器輸入接線方(fang)式:

兩線制或三線制;

10) 傳感器補償范圍:

±9.9 ℃;

11) 抗干(gan)擾性能:

共模干擾(rao)電(dian)壓為(wei)250 V/ (0~360 ℃) 時; 串模干擾(rao)電(dian)壓為(wei)100 mV/ (0~360 ℃) 時; 外界磁場(chang)影(ying)響 (交(jiao)流50 Hz) 為(wei)400 A/m時; 示值附加誤差限的(de)絕對(dui)值不大于0.5 ℃。

2.3 功能

1) 三相溫度巡測、顯示;

2) 最(zui)高溫(wen)度顯(xian)示;

3) 風機自動起、停(ting);

4) 超溫報警;

5) 超高溫跳閘;

6) 風(feng)機啟(qi)動人工控制;

7) 故障自診斷;

8) 故障信號遠傳;

9) 黑匣子;

10) 人機對話參數設定;

11) 工作狀態人工干預。

3 儀(yi)器(qi)的結構及硬件(jian)測量(liang)電路原理

該溫控(kong)儀在電路原(yuan)理(li)上(shang)是(shi)模(mo)擬電路和(he)數字電路相(xiang)結(jie)合(he), 在結(jie)構上(shang)是(shi)硬(ying)件和(he)軟件相(xiang)結(jie)合(he), 以(yi)微處理(li)器為(wei)主(zhu)體, 工作以(yi)軟件控(kong)制為(wei)特點。

硬件測(ce)量電路原(yuan)理, 溫控(kong)儀輸入信號是鉑熱(re)電阻Pt100溫度傳(chuan)感(gan)器的電阻值(zhi)。鉑熱(re)電阻傳(chuan)感(gan)器因其(qi)測(ce)溫范圍寬(kuan) (-200~850 ℃) 、響應(ying)時間短、物理尺寸小(xiao)、穩定性好、線性特性和分辨率高等特點最適合作干式變壓(ya)器溫度傳(chuan)感(gan)器。

Pt100傳(chuan)感器經(jing)選通采樣(yang)及(ji)電(dian)阻—電(dian)壓轉(zhuan)換(huan)后信號微(wei)弱, 通過數據(ju)放大(da)器進(jin)行放大(da)。設計的數據(ju)放大(da)器特點(dian)是(shi):輸(shu)入(ru)阻抗(kang)高(gao)、抗(kang)共模(mo)能力強、頻帶寬(kuan)、增益高(gao)、線性好(hao)、漂移和失真度(du)低、輸(shu)出阻抗(kang)低。

電壓(ya)—頻率轉換采用(yong)功耗(hao)小、溫度穩定性好、動態范圍(wei)寬的(de)(de)LM331集成塊(kuai), 其轉換的(de)(de)線性度可達0.01%。

溫控儀CPU軟件由(you)按鍵(jian)識別(bie)處(chu)理模塊(kuai)(kuai)、信號測量(liang)模塊(kuai)(kuai)、通訊(xun)模塊(kuai)(kuai)、運算(suan)、判斷(duan)、處(chu)理控制主模塊(kuai)(kuai)、定時模塊(kuai)(kuai)、顯(xian)示模塊(kuai)(kuai)、輸出控制模塊(kuai)(kuai)組成。

軟(ruan)(ruan)件(jian)是(shi)該儀(yi)器的(de)(de)技(ji)(ji)術核心(xin), 幾乎所有的(de)(de)重(zhong)要技(ji)(ji)術性(xing)(xing)能如誤(wu)差計算、修正、補償、干擾的(de)(de)抑(yi)制或(huo)消除;準(zhun)確性(xing)(xing)、穩定(ding)性(xing)(xing)、可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)等都是(shi)依靠(kao)軟(ruan)(ruan)件(jian)技(ji)(ji)術來(lai)完成(cheng)和(he)提高(gao)的(de)(de)。同樣(yang), 對(dui)于功能如風機(ji)(ji)起停(ting)、超溫報警(jing)、跳閘(zha)、零(ling)漂(piao)自(zi)動(dong)校準(zhun)、上電(dian)自(zi)動(dong)檢測、故障自(zi)診斷、人機(ji)(ji)對(dui)話參數設定(ding)、黑(hei)匣(xia)子等也必須依靠(kao)軟(ruan)(ruan)件(jian)技(ji)(ji)術才能實現。軟(ruan)(ruan)件(jian)技(ji)(ji)術是(shi)隱性(xing)(xing)的(de)(de), 其水平由整機(ji)(ji)技(ji)(ji)術性(xing)(xing)能、功能、質(zhi)量等指標來(lai)反(fan)映和(he)確定(ding)。

4 干(gan)擾和干(gan)擾的抑制

干(gan)擾(rao)對數字儀(yi)器來說(shuo), 會使顯示讀數不準確, 精度下降, 工(gong)作不穩(wen)定, 以至(zhi)于不能(neng)正常運(yun)行, 甚至(zhi)失(shi)去使用(yong)價值。因(yin)此(ci), 在溫控儀(yi)的研制(zhi)中(zhong), 應注重(zhong)干(gan)擾(rao)的抑(yi)制(zhi)。

干擾(rao)(rao)(rao)(rao)分(fen)為儀器(qi)外(wai)界干擾(rao)(rao)(rao)(rao)和(he)內部干擾(rao)(rao)(rao)(rao)。外(wai)界干擾(rao)(rao)(rao)(rao)有(you):磁場、電(dian)場、靜電(dian)、沖擊性快(kuai)速瞬(shun)變脈沖、空間射頻、電(dian)源瞬(shun)時中斷、電(dian)源電(dian)壓降低(di)、串(chuan)模干擾(rao)(rao)(rao)(rao)和(he)共模干擾(rao)(rao)(rao)(rao)等(deng)(deng)。內部干擾(rao)(rao)(rao)(rao)有(you):電(dian)子元器(qi)件的熱噪聲、時間漂移、溫度漂移、量化誤差和(he)抖動等(deng)(deng)。

溫控儀一般安(an)裝(zhuang)在安(an)全保護(hu)隔離網罩(zhao)上, 或(huo)者鋼結構(gou)架(jia)上, 長期受(shou)到(dao)強(qiang)磁場(chang)、強(qiang)電場(chang)和高溫等影響, 無疑增(zeng)加(jia)了干擾(rao)抑制的難(nan)度。

磁(ci)(ci)場(chang)和電場(chang)的干擾, 經過交變電磁(ci)(ci)場(chang)作用, 其性質已轉化為串(chuan)模干擾。

靜電(dian)干擾, 可采取屏蔽加(jia)接地(di)來解決。

沖(chong)(chong)(chong)擊性快速瞬(shun)(shun)變脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)干擾, 在(zai)溫(wen)控儀220 V電源輸入端, 跨接一個(ge)470P/2 kV瓷片電容, 將該快速瞬(shun)(shun)變脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)旁路掉, 在(zai)三(san)端穩壓器的輸入端和輸出端均接有0.01 μF獨石電容對快速瞬(shun)(shun)變脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)再(zai)次旁路, 同時三(san)端穩壓器本身對干擾脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)也有一定抑(yi)制作用, 這樣(yang)快速瞬(shun)(shun)變脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)就得到很好(hao)的抑(yi)制。

空(kong)間射頻干(gan)(gan)(gan)(gan)擾有兩種(zhong)(zhong), 一種(zhong)(zhong)是通過長的信(xin)號(hao)傳輸線(xian)感應(ying)而形成的空(kong)間射頻干(gan)(gan)(gan)(gan)擾, 可(ke)采用(yong)屏(ping)蔽雙絞傳輸線(xian)加(jia)接地得(de)到抑制;另一種(zhong)(zhong)是空(kong)間射頻干(gan)(gan)(gan)(gan)擾信(xin)號(hao)已疊加(jia)在(zai)有用(yong)信(xin)號(hao)上進入(ru)溫(wen)控(kong)儀輸入(ru)端, 屬于(yu)串(chuan)模干(gan)(gan)(gan)(gan)擾。

電(dian)源瞬時中斷(duan)的干擾, 在(zai)溫控儀三端穩壓器輸入端和輸出端均設計有1 000 μF, 470 μF和100 μF電(dian)解(jie)電(dian)容, 其充電(dian)容量可以保證工作(zuo)電(dian)源中斷(duan)40 ms時, 溫控儀能正常工作(zuo), 不受影響。

若電(dian)源電(dian)壓降低到(dao)150 V時(shi), 通過(guo)合(he)理設計, 仍保(bao)證(zheng)溫控(kong)儀(yi)正常(chang)工(gong)作。

串(chuan)模干(gan)擾(rao), 溫(wen)控儀在取樣后的(de)被測信號接(jie)入隨(sui)后的(de)跟隨(sui)器之前(qian), 采用了兩(liang)組(zu)雙節R—C濾波(bo)電路;另外, 在運算放大器接(jie)入隨(sui)后的(de)A/D轉換器之前(qian)也采用了三組(zu)雙節R—C濾波(bo)電路來抑(yi)制串(chuan)模干(gan)擾(rao)。

共(gong)模干擾(rao), 采用4塊獨(du)立的(de)印制電路板組成(cheng)4個獨(du)立的(de)接地系(xi)統, 并將其總(zong)的(de)連在一起, 以抑制共(gong)模干擾(rao)。

為了提高(gao)抑(yi)制干擾(rao)的能力, 在軟件(jian)中(zhong)增(zeng)加(jia)了數字(zi)濾波技術。將被測(ce)信號(hao)利用(yong)軟件(jian)程(cheng)序重(zhong)復測(ce)試10次, 去掉兩個(ge)最大值和最小(xiao)值后取其平均值。這樣也能起到(dao)很(hen)好的抑(yi)制干擾(rao)作用(yong)。

電子元(yuan)器(qi)件的熱噪聲, 采取補償(chang)措施和盡量(liang)減小(xiao)電源阻(zu)抗(kang), 加大放(fang)大器(qi)的反饋和輸入阻(zu)抗(kang)。量(liang)化誤差, 通過選用LM331集(ji)成電路來解決。

抖動引起的儀器(qi)不穩定, 主要從提(ti)(ti)高元器(qi)件焊接質量, 不出現虛(xu)焊, 提(ti)(ti)高所有部件的固定強度來避免抖動。

對使用中的(de)總體誤差(cha)(cha), 軟件技術可自動(dong)校準和對傳感(gan)器線性(xing)誤差(cha)(cha)進(jin)行修(xiu)正, 使溫控儀(yi)的(de)誤差(cha)(cha)控制在0.1 ℃以內。

通過(guo)使用(yong)單(dan)片機(ji)控制(zhi)(zhi)技術取代溫(wen)控儀的電位(wei)器控制(zhi)(zhi), 有效地抑制(zhi)(zhi)了干擾, 自(zi)動修正各種誤(wu)差, 使溫(wen)控儀功能強(qiang)、精度高(gao)、可靠(kao)性好(hao), 操作和維護方面, 用(yong)戶反(fan)映良好(hao)。