脫硫脫硝除塵基礎知識
隨著環(huán)保要求的提高，人們對環(huán)保的意識也大大增加，全社會都在提高環(huán)保觀念，集團公司上下嚴格要求環(huán)保工作，我們在認真地在執(zhí)行環(huán)保各項工作。我想我們全體工作人員不管做了多少，政策要求了解多少，除了學會環(huán)保設備的各項操作以外，也很有必要對環(huán)保的一些基本理論和一些理念再做做一些深入了解，從而提高我們的理論和實際運行水平，為做好各項環(huán)保工作打好堅實的基礎。為此，對一些相關知識進行簡單匯總，以便于探討交流。
一、相關政策規(guī)定
1、《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）執(zhí)行說明
根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011），自2014-7-1起，全省單臺出力65t/h以上除層燃爐、拋煤機爐外的燃煤發(fā)電鍋爐執(zhí)行新環(huán)保標準：（已享受環(huán)保電價燃煤鍋爐）現(xiàn)役鍋爐（環(huán)評時間早于2012-1-1）二氧化硫、氮氧化物、煙塵分別執(zhí)行200mg/m3、100mg/m3、30mg/m3（重點地區(qū)執(zhí)行20 mg/m3）排放限值，新建鍋爐（環(huán)評時間晚于2012-1-1）二氧化硫、氮氧化物、煙塵分別執(zhí)行100mg/m3、100mg/m3、30mg/m3（重點地區(qū)執(zhí)行20 mg/m3）排放限值。2、江蘇省煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014－2020年）到2018年年底，全省10萬千瓦及以上燃煤機組大氣污染物排放濃度基本達到燃機排放標準（即在基準氧含量6%的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米）；
二、CaCO3用量計算
1、化學關系： CaCO3 → CO2 + CaO
S --- SO2 → CaSO3
--- SO3 → CaSO4
2、G含硫量=G煤×x% x ---含硫百分值
需CaCO3（理論全除）：即1：1的摩爾比 ： G煤×x%/32*100
3、需CaCO3與用煤的比例關系
G煤×x%/32*100 即 G煤*3.125*x%
即：1噸煤需CaCO3為：31.25x（kg）
4、當 Ca/S=2：1時：
1噸煤需CaCO3為：Ca/S*31.25x（kg）=62.5x（kg）
舉例：X=0.5 、Ca/S=2：1時每噸煤需加CaCO3： 62.5*0.5=31.25（kg）
通過理解，可以直接作為公式用。
三、實際SO2、排放的排放值和煙氣濃度計算（含煙塵）
1、理論SO2的產生量
Gso2= G含硫量×2 =G煤×x% ×2
1）、P-燃料中硫轉化為SO2的轉化率％，即有20%隨灰渣帶出（自身脫硫）
2）、另80%的需要加CaCO3脫硫，效率80%----85%
物料衡算法計算二氧化硫排放量公式：
Gso2=2×W×S×P×(1-h)
式中：
Gso2-燃煤或燃油SO2月排放量。單位：公斤（kg)
W-月燃料消耗量。單位：公斤
S-燃料中硫應用基含量(％)。
P-燃料中硫轉化為SO2的轉化率％，燃煤P=80％
h-治理設施脫硫效率％(實測值)
3）、爐內脫硫后鍋爐產生SO2量：（按爐內脫硫85%算）
Gso2×80%×5%=G煤×x% ×2×80%×15%= G煤×x% ×0.24
舉例：①原煤月用，假如以20000噸計算，含硫X=0.5
年產生SO2量為：
G煤×x% ×0.24=12×20000×0.5% ×0.24=288 噸
4）按此排放量的SO2濃度計算
24萬噸折標煤：24*4500/7000=15.43 萬噸
15.43*0.9=13.89 （億標立米）
濃度=288噸/13.89億==207.3（mg/m3）
5）煙塵
理論煙塵量約 24*0.2*2/3=32000噸，除塵器進口濃度=23g/Nm3
新電除塵或效果好的，效率可達99.8%以上： 煙塵量24*0.2*2/3*（1-0.998）=64噸
濃度=64噸/13.89億標=46mg/Nm3
布袋除塵效果好，99.9%以上。
四、爐內加爐外方式脫硫
爐外脫硫采取消石灰 Ca(OH)2
1、化學關系
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3
S --- SO2 → CaSO3
部分SO2 + O2--- SO3 → CaSO4
2、理論上通過爐外脫硫除掉，消耗Ca(OH)2 及用煤量，其數(shù)量關系：
G含硫量=G煤×x% x ---含硫百分
G煤×x%/32*74/ G煤*2.3125*x%
即：1噸煤需CaCO3為：23.125x（kg）。
當 Ca/S=1.7：1時： 1噸煤需Ca(OH)2為：Ca/S*23.125x（kg=39.3125x（kg）
舉例：X=0.5 、Ca/S=1.7：1時，每噸煤需加Ca(OH)2 ： 39.3125*0.5=19.66（kg）
3、目前大致使用為：爐內 Ca/S=2.0：1 ，爐外Ca/S=1.3：1。
爐外脫硫加消石灰量是根據(jù)爐內脫硫的變化而變化的，是互相關聯(lián)的。爐內脫得效率高，爐外Ca/S比就可以少一點。 當然用量與使用效率有很大關系。兩者結合使用，達標沒有問題。所以，Ca(OH)2的理論用量與脫硫塔前后的SO2濃度密切相關。在這里我們看看達標時，Ca(OH)2C理論上大致還需多少。
脫硫計算公式：
脫硫劑用量=Q*(SO2(入口)-SO2(出口))*10-9*74*Ca/S/(64*η/100) (t/h）
其中：
Q：處理煙氣量，Nm3/h；
SO2(入口)：脫硫系統(tǒng)入口煙氣SO2含量，mg/Nm3；
SO2(出口)：脫硫系統(tǒng)出口煙氣SO2含量，mg/Nm3；
Ca/S：鈣硫比；
η：脫硫劑有效成分含量：%
如按初始煤量含S加消石灰，當Ca/S=1.3時，年耗量約：24萬噸煤*Ca/S*23.125x（kg）=3607.5 噸。按照自身脫硫及爐內脫硫后，理論還有12%的含硫。全部全脫掉，只需要432噸的消石灰。
按照三4）里舉例的，（η正常80%以上，暫時不考慮以1005計算）。脫硫系統(tǒng)出口煙氣SO2含量，平均取值可以50mg/Nm3
脫硫劑用量=Q*(SO2(入口)-SO2(出口))*10-9*74*Ca/S/(64*η/100) (t/h）=13.89億標立方*（207.3-50）10-9*74*Ca/S/(64*η/100） =328.4噸。
系統(tǒng)只要運行合理，反應效率高，效果不但達到而且物料會更省。
五、脫硝方面
氮氧化物的產生與爐膛床溫、燃燒動力場均勻以及負荷有很大關系，流化床鍋爐本身占有很大的優(yōu)勢。如果注意這些因素并有低氮改造的一些措施，產生NOx的量就會較低，極有利于脫硝工作。
1、反應機理
4 NH3 + 4NO +O2 ---4N2 + H2O
4 NH3 + 2NO2 +O2 ---3N2 + H2
把有害的酸性氣體變成基本不反應的惰性氣體N2。 同時，產生的N?O，俗稱“笑氣”，在高溫條件下能支持燃燒，能分解成氮氣和氧氣，是高溫燃燒較有利的一面。
2、SNCR氨水用量計算公式：
20%氨水用量=[Q*（NOx(入口）-NOx(出口））*10-6*NO(含量）*17/30+Q*（NOx(入口）-NOx(出口））*NO2(含量）*4*17/(46*3）+Q*A*17/22.4]*5 (Kg/h)
其中：
Q：處理煙氣量，Nm3/h；
A：SNCR出口氨逃逸量：ppm；
NOx(入口）：SNCR入口煙氣NOx濃度，mg/Nm3；
NOx(出口）：SNCR出口煙氣NOx濃度，mg/Nm3；
NO（含量）：NOx中NO所占的比重，%；
NO2（含量）：NOx中NO2所占的比重，%；
具體用氨水量主要看NOx產生量。具體分析以后再討論。（陳家港公司 李用武）
淺談循環(huán)流化床鍋爐脫硫、脫硝技術
1 概況
隨著我國工業(yè)產業(yè)迅猛發(fā)展，環(huán)境污染顯得更加突出。盡管快速發(fā)展的工業(yè)使人民的生活水平大幅度提高，但環(huán)境污染也給人們的身心健康帶來較大危害。據(jù)報道我國南方酸雨的PH值達到了3-4，可見大氣中SO2、NOx的濃度已到了相當高的程度。由于煤炭中含有一定量的硫和氮，一般認為，大氣中的SO2、NOx主要來源于火力發(fā)電廠燃煤鍋爐和工業(yè)燃煤鍋爐排放的煙氣中。近年來，循環(huán)流化床鍋爐作為一種環(huán)保型鍋爐在工業(yè)生產中被廣泛應用。因此，搞清循環(huán)流化床鍋爐SO2、NOx的產生過程，對我們有效控制、降低鍋爐SO2、NOx的排放濃度和采取合適脫硫脫硝方法是非常必要的。
2 SO2和 NOx的特性及其危害性
SO2是一種無色有刺激性氣味的氣體，是對大氣環(huán)境危害嚴重的污染物。在陽光催化下，SO2進行復雜的化學反應形成硫酸，再經(jīng)雨水淋降至地面即形成酸雨。氮氧化物有NO、NO2和N2O三種，NO是一種無色無味有毒的氣體，約占煤燃燒產生的氮氧化物總量的90-95%，它在大氣存在的時間極短，便被氧化成NO2，NO2與水反應也會形成酸雨。酸雨對農作物有較大的危害，它會造成農作物莖葉色斑，導致農業(yè)減產，也會對建筑物造成侵蝕，縮短建筑物的壽命。此外，空氣中的SO2、NOx會刺激人們的呼吸道，使人呼吸道疾病的發(fā)病率提高。同時，SO2和NOx也是誘發(fā)癌癥的原因之一。NO還會造成臭氧層的破壞，N2O 是一種無色有毒氣體，與氧氣反應生成NO，是大氣平流層中NO的主要來源，可以破壞大氣平流層的臭氧，它也是一種溫室氣體。
3 煤燃燒過程中SO2析出的動態(tài)特性
3.1 煤中硫的存在形式及反應過程
硫在煤中的存在形式主要有有機硫、無機硫兩種。無機硫主要為黃鐵礦FeS2。有機硫在煤加熱至400℃時即開始大量分解，一般認為有機硫首先分解為H2S，然后遇氧再反應生成SO2，而黃鐵礦硫在300℃就開始分解，但大量分解在650℃以上，而流化床燃燒的典型溫度區(qū)在800-900℃之間。所以，循環(huán)流化床鍋爐煤中硫的轉化率很高。
3.2 各種因素對SO2析出的影響
有機硫的分解時間比較短，在揮發(fā)分析出以及煤著火的初期基本上就分解了，而黃鐵礦硫形成SO2要持續(xù)數(shù)分鐘，并隨著溫度的升高SO2的轉化率會大幅增加。
3.2.1 鈣硫比的影響
鈣硫比是影響循環(huán)流化床鍋爐SO2排放的主要因素。在不加石灰石時，SO2的排放量與含硫量成正比。燃料在燃燒時一般有80%以上的硫分轉化為氣體排放到大氣中，剩余部分與爐渣以固態(tài)的形式排出。循環(huán)流化床鍋爐Ca/S低于2.5時，SO2的排放濃度隨Ca/S的增加而下降很快。當Ca/S大于2.5時，SO2降低就不明顯了，相反，還會帶來一些副作用，如影響燃燒工況，增加灰渣物理熱損失，提高NOX的排放，與選擇性非催化還原相沖突等。因此，對于循環(huán)流化床鍋爐Ca/S應控制在1.5-2.5之間。我公司490t/h循環(huán)流化床鍋爐自2009年4月投運以來，鈣硫比控制在2.0-2.5之間，SO2的排放濃度一般200mg/m3左右。
3.2.2 粒度的影響
采用的合理的石灰石粒度，經(jīng)運行實踐證明，既能保證石灰石在爐內的停留時間，同時合理的粒度也盡量增加了石灰石粒子與二氧化硫的接觸面積，提高了石灰石的利用率，有利于脫硫反應的進行。
脫硫劑的粒徑分布對脫硫效率有較大影響。一次反應條件下，較小的脫硫劑粒度，脫硫效果較好。一方面，脫硫劑粒度越小，對NOx的刺激作用越小，脫硫溫度可以相對稍高，燃燒更完全，脫硫效率也相對提高。另一方面，減小石灰石顆粒的尺寸能增加其表面積，從而提高反應面積。但脫硫劑的粒度也不是越小越好，如果脫硫劑的粒度太小，不能參與CFB灰循環(huán)，只會增加其以飛灰形式的逃逸量，降低脫硫劑利用率，從而引起脫硫效率的下降。根據(jù)有關資料，脫硫劑的粒度在0-1mm時，平均粒徑在100-500μm，脫硫效率高。
3.2.3 過剩空氣系數(shù)的影響
SO2的形成與爐內O2的濃度有關。在局部缺氧的條件下，黃鐵礦的分解速度會減慢，SO2析出量低，反之，SO2的析出量就高，但過?？諝庀禂?shù)太低會影響到鍋爐的燃燒效率。
3.2.4 燃料在爐內停留時間的影響
循環(huán)流化床鍋爐的特點就是燃料先從密相區(qū)到稀相區(qū)進行燃燒，然后再經(jīng)分離器分離將未燃盡的物料送回爐內繼續(xù)燃燒，如此循環(huán)幾次到幾十次不等（這與鍋爐設計循環(huán)倍率有關），這一循環(huán)過程工作溫度在600-900℃之間，在此溫度段內煤燃燒時間可達數(shù)分鐘乃至數(shù)十分鐘，這樣煤中硫分就會大量的轉換為SO2析出，一般可達到90%以上。因此，循環(huán)流化床鍋爐一般采用爐內噴鈣脫硫，由于燃料和脫硫劑在爐內停留的時間長也就使得SO2與脫硫劑有足夠的反應時間，脫硫反應充分完全，因而循環(huán)流化床鍋爐具有很高的脫硫效率。
4 脫硫劑的脫硫原理
循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程中最常見的脫硫劑是鈣基脫硫劑，如石灰石、白云石，在床溫超過其燃燒平衡溫度時，將發(fā)生煅燒分解反應:CaCO3----CaO+CO2
CaO將在富氧條件下與SO2發(fā)生反應生成硫酸鹽：2CaO+2SO2+O2----2CaSO4
5 石灰石在循環(huán)流化床鍋爐內的煅燒過程
天然石灰石是一種致密不規(guī)則結構的礦石，其孔隙容積和比表面積都很小。在爐內，石灰石首先被煅燒成多孔的CaO，煅燒過程中石灰石顆粒內孔隙容積不斷擴大，比表面積也不斷增加。石灰石多孔的結構有利于提高二氧化硫的吸收反應活性。
6 NOx的形成機理
煤在燃燒過程中形成的NOx可分為三種，即熱力型、燃料型和快速性。其中快速型生成量很少可以不考慮。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的反應溫度和氧濃度水平，熱力型NO的形成速率很低，故一般可以不考慮。煤在燃燒過程中主要是燃料型NOx，燃料氮形成的NO占流化床燃燒方式NOX總排放量的95%以上。
7 影響循環(huán)流化床鍋爐內NOX產生的因素
7.1 溫度的影響
隨著運行溫度的提高，NOX的排放升高，而N2O的排放將下降。這就意味著，通過降低床溫來控制NOX排放會導致N2O排放升高。另一方面，運行床溫的控制還受負荷及燃燒效率的制約，床溫過低CO濃度很高，這盡管有利于NOX的還原，卻帶來了化學不完全損失。溫度升高由于其熱分解作用會使N2O降低。
7.2 過?？諝庀禂?shù)的影響
7.2.1 不分段燃燒
不分段燃燒時，過?？諝庀禂?shù)對NOX和N2O的影響很相似。過?？諝庀禂?shù)降低時，NOX和N2O排放量都下降，過?？諝庀禂?shù)增加很大時，NOX和N2O排放量也大大降低，因為，過剩空氣系數(shù)很小或很大時，CO濃度都將升高，而CO會促進NO和N2O的還原和分解。
7.2.2 分段燃燒
實施分段燃燒對降低氮氧化物的排放很有好處。二次風從床面上方的一定距離給入，隨著二次風率增加， NOX生成量也隨之下降，并在某一分配下達到低點。這是由于分段燃燒會使鍋爐局部氧濃度降低，可以控制燃料型氮氧化物的生成。另外，分段燃燒也會使火焰高度降低從而使熱力型氮氧化物降低。
7.3 脫硫劑的影響
鍋爐添加石灰石的直接目的是為了脫硫。但石灰石對氮氧化物排放也有明顯影響，會造成NO上升，而N2O下降。原因是石灰石對NOX的生成起催化作用。因為，多余CaO是氧化性條件下N2O分解的催化劑；CaS是CO還原NO和N2O的強催化劑。
8 同時降低SO2和NOX排放的措施
通過前面脫除各種有害氣體方法的分析，循環(huán)流化床鍋爐降低SO2和NOX排放的措施主要有：
①降低過?？諝庀禂?shù)α燃燒，過?？諝庀禂?shù)在1.10-1.20之間。
②分段給入空氣，實施分段燃燒合理分配二次風的比例，一般控制在總風量的30%-40%。
③降低燃燒溫度可以使SO2和NOX降低，但會使N2O和CO增加，一般地，循環(huán)流化床鍋爐的床溫在850-900℃之間為宜。
④采用較小的脫硫劑粒徑150-300μm之間，不僅可以增加承載脫硫反應的比表面積，而且使脫硫對溫度的敏感性和對NOX的刺激增長作用都會減弱。
⑤選擇合適的Ca/S比，鈣硫比的選擇與燃料的含硫量和脫硫劑的粒徑有關，一般Ca/S比為1.5-2.5。
⑥提高懸浮段的顆粒濃度和混合擾動對脫硫和降低NO排放有利。降低煤的平均粒徑和提高一次風壓的壓頭可以提高懸浮段的顆粒濃度。
我公司循環(huán)流化床鍋爐通過爐內添加石灰石后，脫硫效率可達92%以上。循環(huán)流化床鍋爐的低溫燃燒和分段燃燒技術使得氮氧化物的排放濃度遠遠低于國家標準400 mg/m3。
9 結論
通過以上分析，可以看出，循環(huán)流化床鍋爐在脫硫脫硝方面有著比較大的優(yōu)性， SO2和NOX的排放濃度可以得到了有效的控制，是一種環(huán)保型鍋爐，具有推廣的價值。由于燃料硫和燃料氮的反應系統(tǒng)之間存在著密切的聯(lián)系和交互影響，單獨降低SO2、N2O和NOX其中一種不是我們想達到的目的，降低SO2的措施往往導致NOX和N2O的升高，降低N2O措施往往又會導致SO2的升高。因此，同時降低循環(huán)流化床的氮、硫氧化物的排放是我們今后研究的新課題。（沿海公司 李坤）
電力變壓器設備
1.變壓器的基本原理
電力變壓器是電網(wǎng)中主要的電氣設備。其性能的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,對長期運行的電力變壓器而言,可靠性問題至關重要，同時大型電力變壓器也是電力系統(tǒng)重要也是最昂貴的電氣設備之一，因此變壓器故障診斷監(jiān)測有著非同尋常的意義。
電力變壓器由本體和附件兩大部分構成。變壓器本體的主要包括鐵心和線圈。鐵芯是變壓器的磁路部分,是能量傳遞的媒體,其主要作用是將變壓器一次電路的電能轉化為磁能,再把該磁能轉化為二次電路的電能。而線圈是變壓器的電路部分,它是變壓器傳遞的能量的載體。電力變壓器的附件主要有油箱、油枕、分接開關、散熱裝置、絕緣套管、氣體繼電器(瓦斯繼電器)、變壓器油、測溫裝置等;電力變壓器附件的作用是保證變壓器的安全和可靠運行。變壓器在運行中常見的故障大多與繞組、鐵芯、分接開關和高壓套管及引線有關。
變壓器主要是由導電系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)等多個系統(tǒng)組成的一個有機整體。變壓器的導電系統(tǒng)是由繞組、分接開關和引線等組成,是變壓器功能的核心。鐵心構成變壓器的磁路系統(tǒng),具體負責變壓器的能量交換,是能量傳輸?shù)年P鍵媒介。絕緣系統(tǒng)則是由很高耐電強度和絕緣強度的液體、固體絕緣材料組成,其是保證變壓器能安全運行不可或缺的重要組成部分;液體絕緣材料變壓器油在油浸變壓器中主要起絕緣、散熱作用;絕緣紙(板)、絕緣墊、絕緣綁扎帶等固體絕緣材料,在變壓器中主要起絕緣和支撐作用。
電力變壓器在運行過程中會受到高電壓、大電流、機械應力以及環(huán)境因素的共同作用,又由于變壓器內部絕緣結構復雜,電場、熱場分布也不均勻,因而變壓器可能會產生各種類型的故障，需要在明確故障類型的前提下，掌握常用的診斷方法。
為了使故障的分類能夠清晰并易于分析問題,現(xiàn)將變壓器故障作如下劃分:按發(fā)生的部位分，電力變壓器的故障可以被分為內部故障和外部故障兩種。內部故障為變壓器油箱內發(fā)生的各種故障,其主要類型有:繞組故障、鐵芯故障、分接開關故障、引線故障,絕緣故障等。外部故障為變壓器油箱外部如絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障,其主要類型有:絕緣套管閃絡或破碎而發(fā)生的接地(通過外殼)短路故障,引出線之間發(fā)生相間故障等。按照發(fā)生性質分，一般又分為熱故障和電故障兩大類。熱故障通常為變壓器內部局部溫度升高的過熱性故障。按照發(fā)展過程分，主要有突發(fā)性故障和潛伏性故障兩大類,突發(fā)性故障發(fā)展過程很快,就會造成嚴重后果,如雷擊、誤操作、負荷突變、出口短路等,突發(fā)性故障具有偶然性和不可預測性,只能通過避雷器、繼電保護等保護手段進行限制。潛伏性故障是一種普遍存在并會緩慢發(fā)展的故障形式,它一般有三種存在方式,即變壓器內部的局部放電、局部過熱和絕緣的老化。
對于變壓器故障不同的情況,我們采取不同的處理對策。因而,根據(jù)變壓器故障程度不同,可以進行嚴酷程度分類:I類災難性:變壓器爆炸或完全損壞;如:變壓器爆炸、繞組燒毀、鐵心燒毀等。II類致命性:變壓器性能嚴重下降或嚴重受損,必須立即停運;如:變壓器繞組斷路、短路、繞組相間短路、引線的相間短路、套管爆炸、分接開關筒體爆炸。III類臨界性:變壓器性能輕度下降或輕度受損;如:變壓器鐵心接地不良、引線接觸不良、套管內部局部放電和局部過熱、變壓器繞組松動變形和位移、引線對地短路等鐵心多點接地或片間短路、套管位移或開焊、分接開關的檔序錯亂等。IV類輕度性:不甚影響變壓器運行但要進行非計劃檢修;如:介損超標,絕緣受傷、變壓器滲漏、鐵心動態(tài)性接地等。
對故障模式、故障嚴酷程度的劃分以及故障例的統(tǒng)計可以看出,變壓器故障以臨界性故障出現(xiàn)最多,災難性故障出現(xiàn)率低但危害程度大,致命性故障出現(xiàn)率較高,輕度性故障率不高;嚴酷度低的故障可能逐級或越級為嚴酷度高的故障,因而對變壓器運行維護時要堅決避免I、加強防范II類故障,密切注意III類故障,時刻提防IV類故障。對于輕度性故障也不可掉以輕心,若不及時處理故障將會擴大,如變壓器滲漏,長期下去,一旦變壓器缺油,繞組漏出油面,將會導致相間短路,甚至變壓器燒毀;又如密封不嚴會使變壓器絕緣性能下降,可能誘發(fā)繞組短路、鐵心多點接地等故障。
根據(jù)相關歷年變壓器事故統(tǒng)計資料表明，繞組松動變形故障是變壓器最易發(fā)生的故障。2002～2003 年內國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)的 110kV 及以上電壓等級變壓器共發(fā)生損壞事故 60 臺次，其中繞組故障有 48 臺次，占 80%。2004 年 110kV 及以上電壓等級變壓器共發(fā)生損壞事故 53 臺次，有繞組變形松動引起的故障有 37臺次，占 74.5%。在 2000 年前的變壓器故障中，繞組故障也占相當大的比率。本文將針對繞組、鐵芯、絕緣等類型的故障進行分析。
2.專家系統(tǒng)
(1) 電力故障診斷系統(tǒng)開發(fā)工具
用于電力故障診斷系統(tǒng)開發(fā)的工具要可以實現(xiàn)應用領域內容和系統(tǒng)結構設計，主要是由推理機和開發(fā)機構成，其中推理機主要是利用知識庫中的知識進行知識推理，并使用自然語言和用戶進行對話；開發(fā)機是使用自然語言的方法和開發(fā)人員進行交互，將接收到的知識存入知識庫或者修改知識庫中的內容。電力故障診斷系統(tǒng)開發(fā)工具提供了獲取知識、表示知識、推理功能、開發(fā)接口、用戶接口等，用戶不需要了解專家系統(tǒng)具體的構成方法，只需要對相關的領域知識進行使用即可，這樣就有效的降低了專家系統(tǒng)的周期和難度，專家系統(tǒng)是一種專家決策支持系統(tǒng)，使用骨架型專家系統(tǒng)作為開發(fā)工具，使用 C 語言進行編程，領域專家學習起來比較容易，而且良好的接口，用戶使用起來更加的方便。
(2) 專家系統(tǒng)的結構構成
變壓器故障診斷系統(tǒng)結構圖如圖 4-1 所示，在使用的過程中，用戶可以和專家系統(tǒng)進行信息的交流，在遇到明顯出錯的問題或者專家系統(tǒng)無法解決的問題時，領域專家可以根據(jù)具體的情況利用開發(fā)工具進行修改和維護。在圖 1中，專家系統(tǒng)主要是由推理機、知識庫、知識獲取器、中間數(shù)據(jù)庫、解釋器、用戶接口等構成，主要具備如下功能：1) 系統(tǒng)含有文本編輯器，可以自動編輯文件。2) 擁有多種語言交互數(shù)據(jù)的能力，可以生成知識規(guī)則。3) 具有前向和后向診斷推理的能力。4) 具有對推理過程進行解釋的能力。5) 顯示對話時搜索規(guī)則的路徑。6) 自動形成問題詢問。7) 可以進行數(shù)學函數(shù)浮點運算。8） 可以執(zhí)行外部 DOS 文件。9) 置信因子，可以對知識庫中信息的不確定程度進行估算，有推理搜索窗口、會話窗口和結論窗口構成。
(3)電力變壓器故障診斷系統(tǒng)知識庫
由于導致電力變壓器故障的原因很復雜，而且大多數(shù)的電力系統(tǒng)故障都不明顯，故障類型也比較多，每一種故障都會出現(xiàn)多種故障現(xiàn)象，作為專家系統(tǒng)的核心，知識庫收集和歸納了所有可能出現(xiàn)的故障，并將這些故障制成規(guī)則存放在知識庫中。在對故障進行診斷時，根據(jù)運行變壓器檢測到的信息進行推理，從而對故障進行正確的診斷，找出故障的大概位置和出現(xiàn)故障的具體原因。在診斷電力變壓器故障時，一般使用油中氣體分析的方法進行診斷，國外多使用氣體含量相對值的方法對故障進行診斷，通過對三百多臺故障變壓器的油中其它進行分析，分別驗證了改良羅杰斯法、電協(xié)研法、改良電協(xié)研法和 HAE 法，研究證明，使用改良電協(xié)研法進行判斷具有較高的準確率。因此，本電力變壓器故障準段系統(tǒng)使用改良電協(xié)研法進行油中氣體分析。
除了以上內容外，故障診斷還包括對故障能力和熱源溫度進行估算、對產氣速率進行考察、對油中溶解氣體的飽和水平進行估算、預算油達到氣體飽和釋放需要花費的時間，對于確定具體故障的部位來說，分析油中的氣體難度是比較大的，除了需要根據(jù)磁路產氣特征和導電回路的一些特征的差異性來對故障的位置進行推斷外，還可以根據(jù)具體的檢修情況、具體的運行情況、外部檢查情況、電氣試驗情況、其它試驗情況來進行綜合的判斷、本電力變壓器故障診斷系統(tǒng)可以將比較抽象的知識形成規(guī)則，并形成多個知識模塊，所有的知識模塊都是獨立存在的。而且，為了維護方便，所有的模塊都可以進行擴充和修改。比如，特征氣體模塊主要用來判斷故障是涉及固體絕緣材料，還是只涉及絕緣油。氣體正常值模塊用來判斷變壓器是否出現(xiàn)了異常情況，改良電協(xié)研法模塊主要用來判斷故障是放電性故障還是過熱性故障，產氣速率模塊主要用來對故障的嚴重程度進行判斷，電氣試驗模塊和外部檢查模塊主要用來對故障的大概位置進行確定。
(4) 具體的故障診斷案例
變壓器故障診斷系統(tǒng)主要是在IBM-PC機或兼容機上進行開發(fā)和使用的，在進入到這個專家系統(tǒng)后，在屏幕上會顯示出三個窗口，并在會話窗口將問題顯示出來，用戶可以輸入或選擇問題的答案，而且在推理窗口可以看到具體的搜索過程，在搜索到某個問題的答案時，規(guī)則會停止下來，并在結論窗口將推理的中間結果顯示出來，會話窗口根據(jù)具體的搜索需要進行提問，知直至得出診斷結果。
某電力變壓器為SFPS-120000/2000，在電力變壓器運行的過程中，發(fā)現(xiàn)油中其它的含量上表所示。
通過使用該電力變壓器故障診斷系統(tǒng)進行診斷發(fā)現(xiàn)變壓器異常，提示改良電協(xié)研法編碼為100,為電弧放電，主要是因為分接開關飛弧、相間閃絡導致的故障，故障置信度為0.86，在進行現(xiàn)場檢查的過程中，發(fā)現(xiàn)分接頭和分接開關操作桿之間存在接觸不良的情況，并且有懸浮電位連續(xù)火花放電的情況，證明該診斷結果是正確的。（沿海公司 邢浪）
熱電廠電氣節(jié)能降耗的方法
摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源供需日益緊張，國家大力倡導節(jié)約資源與實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。文章通過闡述火電廠電氣節(jié)能降耗的幾種方法，提出了火電廠中的工作人員應采取科學合理的辦法，推進電氣節(jié)能降耗的發(fā)展，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
關鍵詞：火電廠；電氣節(jié)能；節(jié)能降耗；電動機
節(jié)約能源是我國始終堅持的一項基本國策，保護環(huán)境是提高能源利用效率的有效方式。我公司原有2×15MW抽凝機組，為提高機組經(jīng)濟性，已完成綜合升級改造為2×15MW背壓機組，按照節(jié)能調度原則，隨著背壓機組的改造，機組負荷率嚴重依賴供氣量，在市場上無法爭取到更多供氣量的情況下，內部挖掘潛力，降低廠用電率。所以，采取相應的措施解決火電廠電氣節(jié)能降耗尤為重要。
1 依據(jù)火力發(fā)電廠的實際狀況，采取高效的電動機
在選擇火力發(fā)電廠電動機過程中，需要具備的條件包含有兩個：消耗有功功率與消耗無功功率。把消耗的有功功率和無功功率進行降低，才能有效地降低電動機所消耗的電量。電動機節(jié)能的有效方式就是選取高效電動機代替低效電動機，這是當前比較好的降耗方式，優(yōu)質的電工硅鋼片構成部分主要有：高效電動機內部的定子鐵芯和轉子鐵芯，具備有很好的高導磁、消耗功能低。高效的電動機與低效電動機相比較，工藝制造技術比較先進。所以，火力發(fā)電廠采用高效的電動機才能降低耗能。
不過，與普通的電動機來進行對比，它需要高出一倍的價格。火力發(fā)電廠應根據(jù)自身的實際情況來選擇合理方案。發(fā)電廠在運行中可根據(jù)實際情況，適時調整輔機機械，可以采用高效的電動機，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
2 減少空載運行變壓器的數(shù)量
火力發(fā)電廠通過減少空載運行變壓器的數(shù)量以達到節(jié)能降耗的目的。一般情況下，在火力發(fā)電廠中，通常都會配置有變壓器，變壓器在啟動中，主要由大容量的高壓來實現(xiàn)效能，顯然，就會增加空載的損耗量。在工程設計范圍內，如果合理地減少空載運行變壓器的數(shù)量，在一定程度上就可以降低變壓器啟動所消耗的電力資源。除此之外，為了提高節(jié)能效率，鐵心采用多級接縫也能有效降低能耗，這樣可以使每一臺變壓器的負載損耗有所降低，達到原有負載損耗的1/4，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。
3 避免輸電中造成的鐵磁性損耗
為避免輸電中造成的鐵磁性損耗，我們需要從幾個方面著手。例如，減少鋼材料的使用或者避免形成閉合電路、選擇導體金屬等。為避免輸電中造成的鐵磁性損耗，在選擇導體金屬時，可以選用非導磁性材料制造金屬或者選用其他先進的材料型號，這樣更有利于降低火力發(fā)電廠資源的損耗。不過，交變磁場中鋼材料使用要減少，根據(jù)實際情況進行合理設計，在設計鋼結構中，使用導體支持夾板零件或者是單相導體支持鋼時，要避免造成閉合電路；其次，對鋼構與母線的位置要進行合理的控制，使兩者間不會產生環(huán)流和感應電勢；最后，鐵磁性損耗的不斷減少，可以避免閉合電路，輸電才能有效地進行。一般在比較特殊的情況下，我們盡量要避免大電流母線附近的鋼構件，主要是形成包圍一相或者二相的閉合電路。在特殊的情況下，通常選用閉合電路方法，主要包括有絕緣板隔離磁路和黃銅焊縫。
4 采取合理的節(jié)電策略
火力發(fā)電廠運行中，針對一些操作輔助機械不需要進行調節(jié)時，應要采取相對應的節(jié)電策略，從而能夠達到節(jié)能降耗的要求。節(jié)電措施包括有安裝輕載節(jié)電器，節(jié)能的效果很明顯。這種措施主要針對于低負載運行和空載運行，能夠有效地降低電動機端電壓，達到節(jié)能的要求。但是，重載與輕載兩者在進行相互交換過程中，對定子繞組接線方式中可以選用y-△裝置，從而實現(xiàn)自動切換；輕載時選用y接線，重載時選用△接線。應用這些節(jié)電技術，需要增加一些輔助功能，這會增加輔助機械產生故障的幾率。所以，在選用中，應要根據(jù)設備運行的狀況來進行分析，有機組安全運行的情況下才可以實施。
5 盡量避免照明損耗
火力發(fā)電廠中，使用照明設備也會大量地消耗電力能源。所以降低照明損耗成為節(jié)能降耗的首要任務之一。在選擇照明燈具與照明調壓器時，可以降低照明的損耗。選擇燈具時，應該選擇價格實惠及壽命長的節(jié)能型燈具。但是，在降低照明損耗過程中，要選擇合理的整流器，才能夠穩(wěn)定電壓，達到節(jié)能效果。當然，整流器也會降低工作電壓。一般情況下，延長燈具的壽命，次數(shù)更換減少，有助于降低發(fā)電廠的運營成本。
6 為電動機裝設變頻器
變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。所以對電機裝設變頻器能有效的降低電機在大負荷、低轉速運行時消耗的電能。不過變頻器也比較貴需要有選擇的對廠內電機裝設變頻器。
7 加強節(jié)能降耗的管理制度
完善的管理制度有利于促進火力發(fā)電廠實現(xiàn)節(jié)能降耗，綜上所述，介紹了幾種有關的節(jié)能降耗方法，都是從設備選型上實現(xiàn)節(jié)能降耗的。當然，在管理制度下規(guī)范運行，同樣能夠實現(xiàn)發(fā)電廠節(jié)能降耗。以我公司為例，機組啟動利用廠用汽沖轉汽泵，汽泵上水，待機組啟動正常后再切換至抽汽供汽，電泵作為備用，在供氣量大時啟用電動給水泵是，需要計算是用一臺大給水泵還是用兩臺小給水泵省電。在加強管理的同時，也加大節(jié)能的教育并制定一些獎勵機制，讓員工時刻牢記節(jié)能的重要性。
8 結語
本文通過分析了解火電廠電氣節(jié)能降耗的幾種方法，采取了科學合理的辦法，推進電氣節(jié)能降耗的發(fā)展，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。根據(jù)火電廠經(jīng)濟的自身情況來考慮，選擇合理的方案，采取有效的措施，從而能夠推進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。（沿海公司 馮玉龍）
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