液压传动技术在电力系统中的应用及展望.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 4 ． 2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 0 1 液压传 动技术在 电力系统中的应用及展望 范明豪， 祁 炯 国网安徽省电力公司 电力科学研究院， 安徽 合肥2 3 0 0 2 2 摘 要 简述了电力系统的构成及其功能， 介绍了油压传动技术在电力系统中一些成功应用的实例， 包括汽轮发电机组的油润滑系统 及数字电液控制系统、 大型电力变压器的排油注氮消防系统等 。展望了水压传动技术在电力系统中的应用可能性， 包括发电环节的 抗燃油替代 、 输电环节的输电线路山火水基型扑救 、 变电环节的变压器水压消防、 配电环节的电力电缆敷设区域细水雾灭火， 以及用 电环节的重要电力场所水消防隔幕等。 关键词 液压传动技术 ； 电力系统； 应用 ； 展望 中图分类号 T H1 3 7 ； T M6 2 ； T M6 3 ； T M7 5 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 4 0 0 0 1 0 6 Ap p l i c a t i o n a n d Pe r s pe c t i v e of Hyd r a u l i c Te c h n o l o g y i n El e c t r i c Po we r S y s t e m F A NMi n g - h a o ， O l J ／ o n g S t a t e Gr i d A n h u i E l e c t r i c P o we r Re s e a r c h I n s t i t u t e ， He f e i 2 3 0 0 2 2 ， C h i n a Abs t r a c t Co mp o s i t i o n a n d f u n c t i o n o f e l e c t r i c p o we r s y s t e m i s b rie fl y d e s c ri b e d ， E x a mp l e s o f o i l h y dra u l i c a p p l i e d t o e l e c t r i c p o we r s y s - t e m s u c c e s s f u l l y wh i c h i n c l u d e s l u b ric a t i o n s y s t e m o f t u r b i n e g e n e r a t o r ,d i g i t a l e l e c t r o - h y dr a u l i c c o n t r o l s y s t e m o f t u r b i n e g e n e r a t o r , o i l e v a c u a t i o n a n d n i t r o g e n i n j e c t i o n e q u i p me n t o f tr a n s f o r me r e t c ． a l e i n tr o d u c e d ． A v i s i o n o f a p p l i c a t i o n p r o b a b i l i t y o f wa t e r h y dra u l i c i n a l l t h e p r o c e d u r e s o f e l e c t r i c p o we r s y s t e m i s c a r de d ， wh i c h c o n s i s t o f s u b s t i t u t e f o r fi r e - r e s i s t a n t o i l d u r i n g g e n e r a t i o n ， wa t e r - b a s e d tr a n s mi s - s i o n l i n e f o r e s t fi r e e x t i n g u i s h i n g d u r i n g tran s mi s s i o n ， trans f o r me r fir e fig h t i n g d u r i n g tr a n s f o r ma t i o n ， wa t e r - mi s t fir e p u t - o ut o f e l e c t r i c c a b l e d u ri n g d i s tr i b u t i o n ， a n d wa t e r c u r t a i n o f ma j o r e l e c t r i c s i t e s d u ri n g c o n s u mp t i o n ． Ke y wo r ds h y dra u l i c t e c h n o l o g y； e l e c t ric p o we r s y s t e m ； a p p l i c a t i O n； p e r s p e c t i v e O 简介 电力系统指 由发 电、 输 电 、 变电 、 配 电和用 电等环 节组成 的电能生产与消费 系统 ， 其功能是将 自然 界的 一 次能源如煤炭 、 石油 、 天然气、 风能 、 太阳能、 地热 能 、 水能 、 潮汐能 、 核能 、 生物 质能等通过 发电装置转 化为电能， 经过输电、 变电及配电后供应到各负荷中 心用户 ， 再通过各种设备将 电能转化为动力 、 热 、 光等不同形式的能源。电力是经济发展的先行部门， 从 1 9 1 0 年 到 2 0 1 0 年 的 1 0 0年 中 ， 美 国电力 装机 、 用 电 量 、 电网规模一直位居世界第一。随着经济的发展， 我 国的电力规模 也在快速增 长 ， 据 中国电力企业联合 会 数据 ， 截止 2 0 1 3 年底 ， 我 国电力 工业 规模全 面超 过 美 国 1 2 ． 4 亿 k W左右 的发 电装机 ， 1 1 0 万 k m的 1 1 0 k V 及以上输电线路 ， 5 ．2 4 5 万亿 k Wh 的年用电量 ， 9 家电 基金项目 安徽省科技厅科技项目 1 2 0 6 c 0 8 0 5 0 3 6 ； 安徽省自然科学基 金 1 4 O 8 O 8 5 MK L 9 4 ； 国家 电网公 司总部科技项 目 5 2 1 2 O 5 1 4 O 0 2 K 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 1 2 作者 简介 范明豪 1 9 7 5 一 ， 男 ， 安徽合 肥人 ， 高级T程师 ， 博 士 ， 主要从事 电力火灾与安全防护 、 电网灭弧用六氟化硫气体的回收回充及处理循环 再利用等方 面的科研与管理 。 力企业进 入世 界 5 0 0强 ， 构成 了世界最大 的电力工业 体量 。 液体传动的基础是帕斯卡原理。狭义的液压传动 技术指以矿物油作为工作介质， 利用液压泵将原动机 的机械能转换为液体的压力能， 经过各种控制阀和管 路来传递与控制液体压力能， 借助缸或马达等液压执 行元件转换为机械能来驱动工作机构 ， 实现直线往复 运 动或 回转运动 。具有功率大 、 速度低 、 平稳等优点 ， 在工业生产特别是在机械驱动中被广泛应用。但矿物 型液压油存在容易泄漏导致环境污染的问题， 同时， 矿 物油在一定环境下会燃烧。 水压传动技术以过滤后的水作为工作介质， 具有 来源广泛 、 价格低廉 、 环境友好等优点。随着新型材料 的应用、 精密加工的进步和新结构液压元件的研制成 功 ， 在世界范 围内的化石及 石油能源 E t 益枯竭 的背景 下， 其应用前景越显广阔， 是新型绿色传动技术。 电能的生产过程和消费过程同时进行 ， 既不能中 断也不能储存， 因此电力生产是安全性要求极高的资 金密集型高技术产业。本文简介油压传动技术在电力 系统中的一些应用实例， 并展望水压传动技术在电力 系统一些场合的应用。 液 压 气 动 与 密 封 ／ 20 1 5年 第 0 4期 1油压传动技术在电力系统 中的应用 案例 1 ． 1汽轮发电机的油润滑 系统 汽轮发 电机组是高速运转 的大型机械 ， 其支撑轴 承和推力轴承需要大量的油来 润滑和冷却 ， 供 油的任 何中断即使是短时间的中断， 都将会引起严重的设备 损坏。供油系统由油箱、 主油泵、 注油器、 辅助油泵 、 冷 油器 、 顶轴油泵 、 净油系统 、 除油雾 系统 、 电加热器 、 远 传液位指示器等组成n 。其主要任务有两点 向汽轮机 发电机组的各轴承提供足量的、 压力和温度合格的润 滑油 ， 起润滑 、 循环换热及一些辅助作用 ； 在 机组停 机 或启动时， 向盘车装置和顶轴装置供油以建立油膜托 起 轴 颈闭 。汽轮 机 润 滑油 系 统 如参 考 文 献 [ 2 ] 的 P 3 1 所示 。 常用的3 2 油符合 G B 1 1 1 2 0 2 0 1 l 涡轮机油 要 求， 目前主流机型的3 0 0 MW、 6 0 0 M W机组正常运行时 用油量在 2 8 ～ 3 6 t 之间。润滑油箱通常布置在汽轮发 电 机组运行层 以下 ； 主油泵是双吸离心油泵 ， 吸油压力在 0 ．0 9 8 ～ 0 ．1 4 7 M P a 之间， 装在汽轮机前轴承座中转子延 伸端部 ， 机组转速达到 2 9 0 0 r mi n 以上时向系统供油 ， 保证轴承进油管处 0 ． 1 3 7 ～ 0 ． 1 7 6 MP a 的压力 。 注油器安装在油箱 内 ， 当机组接近额定转速后 ， 交 流 电动油泵停止运行 时 ， 分别 向主油泵和润滑油系统 供油 ； 辅助油泵包括交流轴承润滑油泵和事故油泵 ， 交 流轴承润滑油泵在机组启动和停机时， 向润滑油系统 供油， 并通过一节流孔板向主油泵供油， 事故油泵由蓄 电池供电， 是前者的紧急备用泵； 板式冷油器通过水冷 保证轴承的进油温度在4 O ℃一 4 6 ℃之间 ； 发 电机组设置 2 台柱塞式顶轴油泵， 在启动盘车前 ， 先启动顶轴油泵， 利 用其 l O 一 1 2 MP a的高压 油将轴颈顶离轴 瓦 ， 避免两 者 间的干摩擦 ， 也可 以减少盘车 的启动力矩进 而减小 盘车马达的功率； 净油系统除去润滑油中的水 、 固体颗 粒和其他杂质； 机组配有互为备用的两套除油雾系统， 它将油箱内的油气抽出， 使油箱、 轴承座和回油管道中 形成微负压 ； 浸没式管状电加热器供冬季机组启动前 加热油。 1 ． 2 汽轮发 电机的抗燃油液压 系统 随着汽轮发电机组容量的增大、 蒸汽参数的提高， 油动机开启蒸汽阀门的提升力也增大， 对机组的安全 性 、 经济性及其 自动控制水平的要求也越来越高。汽 轮机油的闪点在 1 3 5 ～ 1 5 0 C， 燃点在 1 6 5 ～ 1 9 5 ℃， 自燃点 约 3 3 2 C， 易蒸发、 燃烧 ， 同空气混合能构成爆炸混合 物。而高压蒸汽温度可达 5 5 0 C 以上 ， 据资料统计 2 0 2 世纪 5 0 年代 中期 ， 在世界范围 内由于矿物型液压油喷 泄到热表面上而引发 的火灾事故不断发生 ， 火灾事故 占电厂事故总数的 7 5 ％以上 。用热板法测量的 自燃温 度达 7 0 0 C ～ 8 0 0 C的抗燃油成 功取代透平油作 为机组 调节汽 门系统 的工作介质 ， 大大减少 了火灾 的可能性 和造成 的损失 。 汽轮 机 数 字 电液 控 制 系 统 D E H， D i g i t a l E l e c t r i c H y d r a u l i c C o n t r o l S y s t e m ， 由计算机控制部分和E H液 压执行机构组成。通过控制高压主汽门、 高压调 门、 中 压主汽门、 中压调 门、 系统中的各电磁 阀和E H油泵 、 通 风阀及倒暖阀等， 贯穿汽轮机从挂闸、 冲转、 暖机、 同期 并网、 带初始负荷至带满负荷的全过程， 控制机组的转 速和功率 ， 提高调门控制精度p 。 抗燃油 E H液压系统是 D E H的一个 重要部分 ， 由 供油 系统 、 执行机构和危急遮断系统组成 供油系统由 油箱 、 油泵一 电机组件 、 控制块 、 滤油器 、 磁性过滤器 、 溢 流阀、 压力保持在8 ．8 ～ 9 ．2 M P a 的氮气蓄能器 、 自循环 冷却系统、 抗燃油再生过滤系统 、 油箱加热器等组成。 D E H系统 的原理 图见文献[ 3 】 的 P 7 3 。其功能是 由恒压 变量柱塞泵提供 1 2 ．4 2 ～ 1 4 ．4 7 M P a 的高压抗燃油， 供驱 动伺服执行机构 ； 执行机构 由伺服放大器 、 电液转换器 和具有快关 、 隔离和逆止装置的单侧油动机等组成 ， 负 责带动高压主汽阀、 高压调节汽 阀和 中压 主汽 阀、 中压 调节汽阀。响应从 D E H送来的电指令信号， 调节各汽 门开度 ； 当运行参数超限时， 危急遮断系统就关闭全部 进 汽 门或 只关 闭调速 汽 门 ， 保证 汽 轮机 正 常安全 运 行 。单台机组的抗燃油用量在 7 0 0 ～ I O 0 0 L之间。 1 ． 3 大型 电力变压器的排油注氮消防系统 发 电厂所发 的、 电压一般低 于 3 0 k V的电能要输送 到远方 ， 必须先升压为高压电经输电线路输送到用户 附近后再按需要降压 ， 升、 降电压均靠变电站来完成。 作为输电和配电集结点的变电站 ， 其作用是变换电压 等级 、 汇集和配送 电能 、 控制电力流 向。由进行电压变 换所需相应 的电气设备 、 控制设备和保护设备 以及建 筑物等组成 ， 是电气主接线 、 变压器、 高压开关、 互感 器 、 避雷设备、 母线设备 、 无功补偿装置、 自动装置、 继 电保 护装 置及状 态检测设备 等 ， 按照功能和规定 的有 机组合 。 变压器通过电磁感应在两个系统 中转换 电压和电 流， 是变电站的核心设施。它由铁芯和套于其上的两 个或多个绕组组成 ， 内部浸满大量绝缘油 ， 油符合 G B 2 5 3 6 2 0 1 1 电工流体 变压器和开关用的未使用过的 矿物绝缘油 要求。变压器着火一般因内部绝缘被破 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 4 ．2 0 1 5 坏而引起 ， 包 括过负荷操作 、 过 电压或雷击过 电压 、 油 位下降、 潮湿或油酸解以及绝缘套管破裂等。无论是 铁芯产生的持续高温， 还是由于短路、 过电压等内部电 弧产生的高能放 电引起 的突发性短暂高温 ， 油温只要 超过4 0 0 ％就会分解出各种可燃气体， 使变压器箱体内 部压力增大， 若超压则会使油及可燃气体从薄弱部位 如瓷套管、 器身焊缝 、 防爆 口等破裂处喷出， 与空气接 触摩擦后起火甚至爆炸 ， 造成严重损失。 变压器的消 防防护在 电力系统中十分重要。排油 注氮装置 即是 目前较常见 的变压器灭火设施 ， 由控制 和灭火两部分组成 控制部分主要是控制屏或控制箱 ； 灭火部分 由灭火柜 、 注氮管路 、 排油管路 、 探测器 、 压力 控制器 、 断流阀组成 ， 灭火柜 内有氮气瓶 、 减压器 、 氮气 释放阀、 排气阀、 单向阀、 快速排油阀等 。 其工作过程 一旦变压器内发生严重故障即会分 解出大量气体 ， 使瓦斯继 电器动作 ； 瓦斯继 电器和温度 探测器动作作为启动的充要条件上传到控制屏或控制 器 ， 瞬时打开排油阀排 出变压器顶层燃烧的热油 ， 防止 变压器箱体过热破裂； 同时， 安装在油枕与变压器间的 断流阀因流量超过给定值而关闭， 隔离油枕防止溢油； 延时约 3 ～ 5 s 后脱 扣装置打开注氮 阀 ， 公称压力 1 5 MP a 的氮气瓶 向变压器 箱体 内持续 注入 0 ． 5 ～ O ． 8 MP a 压力 的氮气约 1 0 m i n ， 搅动内部油液使顶部油温降到燃点 以 下 ； 同时 ， 氮气上升后覆盖在 油表 面 ， 减少 了着火面 的 氧含量起到抑制火势和防爆的作用。G A 8 3 5 2 0 0 9 油 浸变压器排油注氮灭火装置 中， 对其部件的性能要 求、 试验方法、 检验规则 、 使用说明书编写要求等均给 出明确规定 。 1 ． 4 Gl S液压操动机构 气体绝缘金属封闭电器G I S ， G a s I n s u l a t e d M e t a l e n c l o s e d S w i t c h g e a r ， 利用六氟化硫气体良好的绝缘性 能， 将断路器 、 隔离开关、 接地开关、 负荷开关 、 电压互 感器 、 电流互感 器 、 氧化锌避雷器 、 母线 、 进 出线套管 、 电缆终端等封 闭地组装 在一起 。具有 占地 面积小f 相 比敞开式 ， 1 1 0 k V的 G I S占地面积 约为 1 ／ 1 0 ， 2 2 0 k V的 G I S 仅约 1 ／ 2 0 、 维护工作量小、 运行可靠性高的优点。 液压传动具有功率与质量比大、 力与质量比大， 响 应快、 时滞小 、 运动平稳和负载特性配合好 、 速度可调 性好等优点， 因此断路器配用三极液压操动机构进行 分合闸操作。液压机构由储能部分 储压器、 油泵和电 动机等 、 执行元件 工作缸 、 控制元件 阀门 和辅助元 件等组成 ， 其性能优劣对断路器的工作性能和可靠性 影 响 很 大 ， G I S液 压 操 动 机 构 原 理 图 见 文 献 『 6 1 的 P 4 7 。但 由于工作压力 大 、 液压油 的可压缩性 和温敏 性， 且高压断路器动作次数少 平均2 次／ 年 ， 容易出现 内外渗漏、 频繁打压、 储压器漏气及电器元件损坏等故 障， 且发生故障时难以迅速查找原因及检修， 会威胁变 电站 的安全运行。 2 水压传动技术在电力系统的应用展望 2 ． 1 E H液压系统的抗燃油替代 E H系统采用的三芳基磷酸酯型抗燃油 ， 其挥发性 低 、 抗磨性好 、 热氧化稳定性高 、 物理性能稳定 ， 在极高 温度下虽也能燃烧 ， 但不传播火焰或着火后能很快 自 灭。但因其固有的理化特性 ， 使得在应用过程中存在 以下一些问题 1 具有轻微毒性。大量接触后神经 、 肌 肉器官受 损 ， 呈现 出四肢麻痹 ， 此 外对皮肤 、 眼睛和呼吸道有一 定刺激作用 。 2 密度一般为 1 ． 1 1 1 ． 1 7 t ／ m ， 有 可能使管道 中的 污染物悬浮在液面而在 系统 中循环 ， 造成某些部件堵 塞与磨损。 3 使用过程中不能混入水。水会浮在液面上排 除较困难 ， 不但会影 响油的润滑性能 ， 更严重的是会导 致油的水解劣化 、 酸值升高而造成系统部件腐蚀。 4 运行 中产生 的泡沫会影响机组的安全运行 ， 同 时会加速油质劣化。 E H油 目前大都依赖进 口， 价格昂贵， 且在使用过 程中会有少量异味尤其是在湿热天气里异味更浓； 检 修及运行均不方便 ； 更换后的E H油的无害化环保处理 也较 困难 。如果采用水 作为工作介质 ， 则可使运行维 护程序大大简化 、 维护成本大为降低 ， 但在替代过程中 应考虑以下问题 1 电液伺服阀的研制。作为D E H系统核心和关 键的电液伺服阀既是电流转换元件又是功率放大元 件， 其性能优劣对D E H系统影响很大。它接收计算机 运行处理后的开大或关小调节阀的电气信号， 将电信 号转换为液压信号， 驱动伺服阀主阀移动， 并经放大后 控制高压油通道 使高压油进入油动机下腔 ， 油动机活 塞上移经传动机构带动调节阀开启 ； 或使压力油 自活 塞下腔泄出， 在油动机弹簧的作用下活塞下移关闭调 节阀。油动机活塞移动的同时带动线性位移传感器， 将活塞的机械位移转变为电气信号 ， 作为反馈信号与 前述经计算机运行处理的电气信号叠加， 直至叠加后 的电气信号数值为零时， 调节阀停止移动， 停留在一个 新的平衡位置上 ， 实现调节阀开口的自动跟随控制 。 文献【 7 ] 的P 9 2 图示为典型电液伺服阀结构。 3 液 压 气 动 与 密 封 ／ 20 1 5- 3 1 0 4期 2 系统工作稳定性及 工作压力 。电力系统格外 强调性能稳定 ， 为此关键设备均一用一备， 以防故障而 影响整体运行。因此 ， 元件及系统的无故障运行寿命 要有保证； 可以通过降低系统工作压力 比如8 ～ 1 0 M P a 来解决 目前水压元件在这方 面存在 的问题 ， 前提是考 虑相应措施避免E H系统的响应误差， 致使各汽门开启 或关闭达不到精度。 3 汽 门附近的换热 问题 。抗燃油普遍应用 的原 因就是在接触汽轮机部位的抗燃性明显优于透平油， 一 旦管路泄漏不会引起火灾。如果采用水作为工作介 质 ， 完全可 以避免 因管路泄漏而致 的火灾隐患 ， 但应汽 轮机组接近汽门处设 置换 热器 ， 通过水冷换热 以避免 因温度过高进而影响功能。 4 工作过程中的固体颗粒及杂质过滤。水的润 滑性 能较油差 而泄漏较油大 ， 水压元件在设计 时采用 耐磨材料 以及减小零件 间隙作 为应对手段 。为此 系 统 中可能存 在的 固体颗粒需 要严格控制 ， 可 考虑从将 在锅炉中汽化为过饱和蒸汽的补给水或给水管路取 水 ， 并适当调整酸碱值后作为工作介质。补给水的p H 值在 6 ～ 7 之间 ， 给水的p H值在 9 ． 2 ～ 9 ． 6 之间 J ， 两者的固 体颗粒含量均被严格控制在极低范 围内以防止磨损水 冷壁、 过热器 、 再热器、 省煤器等蒸汽管路。考虑到空 气中的C O 为弱酸 ， 可将水的p H值调整在7 ～ 8 之间后 再作为E H系统工作介质， 运行过程中保持对p H值及 固体颗粒的监测 ， 当超值时直接开式更换 。 2 ． 2 输 电线路 山火的水基型扑救 随着近年 出台的保护原有植被 、 退耕还林 、 封山育 林等政策 ， 我国的森林覆盖率和植被密度大幅提高。 但我国的能源资源和负荷 中心呈逆向分布 7 0 ％以上 的能源需求集 中在东 中部经济较发达地 区 ， 7 6 ％的煤 炭资源分布在北部和西北部 ， 约8 0 ％的水能资源分布 在西南部， 风电等新能源也主要集中在北部和西北部， 且能源开发中心西移北 移 、 负荷 中心在东 中部地 区的 基本格局长期 不会 改变 ， 能源 资源大规模 、 跨 区域 、 远 距离传输和大范围优化配置势在必行。种种因素都使 得线路走廊 日益紧张 ， 越来越 多的线路经过植被茂密 的山区、 森林和田地 ， 同一条输电线路可能经过不同的 区域 ， 火灾对漫长的输 电线路 的影响不可忽视 季节性 气候问题导致山火爆发的次数呈上升趋势， 在春节 、 清 明、 冬至等周期性传统节日的习惯性大量燃放烟花爆 竹或焚烧纸钱都极容易造成山火， 持续干旱也使得山 火易发 。在北方平原地 区的农作物收割季节 ， 农 民对 大面积的秸秆会选择采取就地焚烧的方式 。山火或秸 4 秆火如果蔓延到架空输电线路附近 ， 则可能导致跳 闸， 其中绝大部分重合闸失败造成停电事故且恢复难度 较大。 城市有消防管网保障供水 ， 而山火或秸秆火扑救 时能利用的水资源较少 ， 常见 的是沟渠 、 池塘及溪流 ， 现有消防装备大都采用大流量 的水炮或水喷淋 ， 水 的 有效利用率不高且可实施性不强 ， 因此 研究如何 利用 有 限的水资源扑救 山火或秸秆火 ， 具有 现实意义 。细 水雾系统在扑救封闭空问 的火灾时很有效 ， 但对 开放 空间的大规模火灾则功能有限。山火或秸秆火 的可燃 物为较单一的植被 ， 可考虑联合化学消防手段， 结合细 水雾的高效雾化节水功能以及化学的抑火机理进行更 有效的扑救 对初起火灾 ， 可采用便携式细水雾灭火系 统 ， 掺人环保 的抑火型化学制剂 ， 采用人工背负的方法 进行手工点对点式灭火 ； 对 已成规模的火灾 ， 可就近用 普通水泵取水 至车载式水箱 内 ， 充分混 合环保的抑火 型化学制剂后 ， 由水压传动元件产生细水雾所需的高 压力后进行多点展开式喷雾灭火。 2 ． 3 变电站充油设备的水压消防 火灾是火在 时间和空间上失去控制而蔓延的一种 灾害性燃烧 。变 电站 内变压器 、 电抗 器等大量充油设 备是火灾 防护 的重点对象 1 1 0 k V变压器用油 1 2 ～ 2 0 t ； 2 2 0 k V变压器用油 3 0 ～ 4 0 t ； 7 5 0 MV A ／ 5 0 0 k V三相一体式 自偶有 载变压器 用油约 1 2 0 t ； 最新 的 1 0 0 0 k V工程 中 ， 变压器单相用油约1 2 9 ．7 t ， 高压电抗器单相用油约7 0 t ， 调补变单相用油约4 7 ． 8 t 。 G B 5 0 2 2 9 2 0 0 6 火力发电厂和变 电站设计 防火规 范 1 1 ． 5 ． 4 条规定 “ 单台容量为 1 2 5 MV A及以上的变压 器应设置水喷雾灭火系统 、 合成型泡沫喷雾灭火系统 或其他固定式灭火装置。其他带油电气设备 ， 宜采用 干粉灭火器 。地下变 电站 的油浸变压器 ， 宜采用 固定 式灭火系统。 ”D L 5 0 2 7 1 9 9 3 电力设备典型消防规程 7 ． 3 ． 1 条规定 “ 变压器容量在 1 2 0 MV A及 以上 时 ， 宜设 固定水 喷雾灭火装置 ， 缺水地 区的变 电所及一般变 电 所 宜用 固定 的二氧化碳或排油 注氮灭火装置 ” 。根据 上述规定 ， 电力 系统 2 2 0 k V及 以上 的变 压器都安装 了 固定式灭火系统， 主要有排油注氮、 水喷雾和合成型泡 沫喷雾三种 。排油注氮在 2 2 0 k V变压器 中应用最 多 ， 5 0 0 k V变压器中三者各占一定份额。电力系统 自动化 程度 很高 ， 但现有 的变压器 消防设施却一直采用手 动 甚至是主动隔离消防装置的反馈信号 ， 不外是各灭火 手段均有其 自身的缺点 1 排油注氮的缺点是接收到伪信号时的误动会 Hy d r a u l i c s P n e u m a t i c s S e a l s ／ No ． 0 4 ． 2 0 1 5 使变压器排油 ， 如果变压器带负荷时被排油 ， 不仅会停 电， 更会严重损伤变压器内部构造， 停电期间的损失固 然可观 ， 变压器本体 的维修 费用也动辄 以百万甚至上 千万计。 2 水 喷雾 系统 由水泵 、 管道和雨淋阀等组成 ， 是 较细粒径的水喷淋 ， 而不是严 格意义上的高压雾 化细 水雾 ， 压力不足使水雾粒径偏大因而绝缘性能不高， 运 维人员不敢轻易使用； 系统常年不用， 只在变压器检修 时进行试验 ， 极 易造成管路锈蚀 、 阻塞等故障 ， 导致需 要喷雾灭火时无法起作用； 系统 日常需采取保压等措 施 ， 并要求每年进行试喷 ， 管理较困难且成本较高 。 3 合成 型泡沫喷雾 通过气压式喷雾合成 泡沫灭 火剂。系统由储液罐、 合成泡沫灭火剂 、 氮气启动源、 氮气动力源、 电磁控制阀、 水雾喷头、 管网等组成。其 特 点是灭火效 率高 、 绝缘性能 良好 、 无水池 、 专用电源 泵组及排水设施 ， 不污染环境。但其管路运维及检修 较复杂。 水 压传动技术 的优点显 而易见 满足产生 细水雾 的高压条件 、 工作时管路不带压、 统紧凑且运行维护相 对简单 。在技术上解决 细水雾 的有效 喷距 和粒径 、 绝 缘 、 有效汽化等参数之间的关系后 ， 再克服电力系统对 这一消 防手段 心理认知误 区 ， 从上述变压器用 的主流 消 防手段来看 ， 其替代应用虽需假 以时 日但肯定能有 效满足大型电力充油设备的消防需求。 2 ． 4 电力电缆敷设区域 的细水雾灭火 电缆广泛应用于电力系统的各个环节 ， 起电能传 输 各种电压等级的交直流电力电缆 和信息传递 控制 电缆和通信电缆 的作用。除架空高压电缆为纯金属导 线外， 均为带外绝缘护套的电缆， 外绝缘护套的主要成 分为高聚物如塑料 、 橡胶和橡皮等 。电力 电缆所处 的 环境大多较差 ， 并且部分场所如 电缆沟 内的电缆密集 度高 ， 运行维护 困难 。加上 电缆安全运行 的监控措施 比较单一 ， 不能在全线范围内日 夜监控， 因此对电缆发 生火灾等事故或者在其运行过程中的不安全隐患 ， 不 能及 时有效地控制 ， 发生火灾的机率很高。同时 ， 民用 建筑越是稠密、 人员越是集中的地方， 其电线电缆敷设 也越密集 ， 火灾潜在威胁相应越大。 电缆火灾影 响到电网的安全运行 ， 或 引起大片用 户短时间停电造成经济损失、 社会影响严重， 甚至造成 人员伤亡。电缆起火的原因主要有 电缆头故障、 长期 运行绝缘老化击穿短路、 受外力机械损伤或其他原因 的绝缘破坏短路 、 电缆本身质量或者安装工艺不过关 、 其他 电气设备故障 、 运行方式不正确 、 敷设缺 陷等 。电 缆火灾的特点有 起火迅速 ， 火势猛烈 ， 不易控制 ； 发烟 量大且燃烧产物有毒， 严重威胁人员生命安全； 火灾初 期难 以发现 ； 抢救灭火 困难 ； 损失严重 ， 影响范 围广等 l l O ] 。近年来 ， 国内由于电缆引发 的火灾事故逐年上升 ， 在电力 电气火灾 中约 占4 0 ％， 在 民用 电气火灾 中约 占 7 0 ％。据有关资料统计 ， 近 2 0年来 ， 仅我国火 电厂就发 生电缆火灾 1 4 0多次 ， 有 2 4 个 电厂发生过两次及以上 电缆火灾事故 ， 个别电厂达 4 ～ 6次 。7 0 ％以上 的电缆火 灾造成非常严重的损失 ， 其中4 0 ％的火灾事故造成特 大损失。国际上由电缆引发的大规模破坏性火灾事故 也屡见不鲜 。电缆 的防火问题在应用 、 设计和制造 单 位已经引起了普遍的关注， 在电缆层、 控制室、 高压室、 电缆竖井 和电容器室等部位设 置火灾 自动检测报警和 自动灭火消防装置 ， 是行之有效的手段。 在 电力 电缆集 中敷设 区域 ， 细水雾灭火系统建议 定位在 电力机房 的地板 电缆夹层 、 关键 电力场所 的电 缆竖井处应用 ， 不建议在变电站电缆室使用。前者可 以充分利用细水雾的动能及抑火功能 ， 并避免可能的 水绝缘失效而引起漏电导致更大灾害； 后者则是避免 细水雾在大范围内使用时的效能不足。 2 _ 5 重要电力场所的水消防隔幕 现代高层建筑中大量采用美观新颖的玻璃幕墙。 玻璃是 以石英砂 、 纯碱 、 石灰石 为主要原料 ， 外加助溶 剂 、 脱色剂、 着色剂等辅助原料 ， 经高温熔融后成型 、 冷 却而成的固态物质。着火时玻璃受火面温度升高， 背 火面及其他未受火烤的区域 ， 由于玻璃导热系数小仍 维持较低温度 ， 由此产生 的热应力如果超过玻璃强度 即会炸裂而失去隔火作用 。根据实验 ， 玻璃局部温度 达到 2 5 0 C 就会发生炸裂现象。所 以玻璃虽是不燃烧 体 ， 但其耐火极限很低 ， 因此需要有效防护 。 水帘状 的水幕不直接用于扑灭火灾 ， 而是与 防火 卷帘、 防火幕配合使用， 用于防火隔断、 防火分区以及 局部降温保护等。它是由喷头、 管道和控制阀、 火灾探 测控制装置等组成的一种 自动喷水系统u ” 。也可以单 独设置 ， 用 于保护建筑物 门窗洞 口等部位 。在一些既 不能用防火墙作防火分隔、 又无法用防火幕或防火卷 帘作分隔的大空间 ， 也可用水幕作 为防火分 隔或防火 分区起防火隔断作用。水幕墙还能迅速与有毒气体混 和稀释， 降低有害气体浓度， 降低火场温度 ， 对烟雾 、 毒 气等起中和、 稀释、 吸收、 防止蔓延的作用。 电力调度大楼中， 往往集中了大量的重要部门， 如 调度大厅 、 数据库机房 、 通信机房、 重要的档案资料以 及相 当数量 的办公人员 ， 是 电力系统 的关键场所 。 由 5 液 压 气 动 与 密 t d - ／2 o t 5年 第 0 4期 d o i l O ．3 9 6 9 ． is s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ．0 4 ． 0 0 2 关于电液伺服 阀感生电势的研究 李广涛 1 ． 中航工业 金城南京机电液压工程研究中心， 江苏 南京2 1 0 0 6 1 ； 2 ． 航空机电系统综合航空科技重点实验室 ， 江苏 南京 2 1 0 0 6 1 摘要 为降低液压系统报故 ， 文章从电液伺服阀层面对电液伺服阀产生的感生电势进行了研究 ， 分析了电液伺服阀感生电势的产生 机理和各种影响因素， 并结合电液伺服阀结构原理进行了试验验证。结果表明， 改变这些影响因素可以控制感生电势的大小 ， 但部分 因素对感生电势的影响呈现不规律性。 关键词 电液伺服阀； 感生电势； 衔铁组件； 充磁强度； 脉动 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 2 1 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 4 0 0 0 6 0 4 Th e S t u d y a b o u t t he I n d u c e d El e c t r o mo t i ve Fo r c e of El e c t r o ． Hy d r a u l i c Se r v o Va l v e L1Gu an g- t a o J 1 ． C h i n a A v i a t i o n I n d u s t r y J i n C h e n g Na n j i n g E l e c t r i c a l a n d H y d r a u l i c E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r ， Na n j i n g 2 1 0 0 6 1 ， C h i n a ；2 ． A v i a t i o n Ke y L a b o r a t o r y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y Ae r o E l e c t r o me c h a n i c a l S y s t e m I n t