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        眉縣萬家塬水電站電氣設備技術改造淺論

        2016-04-08 08:34:10雷娟陜西省渭南市洛惠渠管理局陜西渭南715100
        陜西水利 2016年4期
        關鍵詞:調(diào)速器開關柜勵磁

        雷娟(陜西省渭南市洛惠渠管理局陜西渭南715100)

        眉縣萬家塬水電站電氣設備技術改造淺論

        雷娟
        (陜西省渭南市洛惠渠管理局陜西渭南715100)

        眉縣萬家塬水電站建于上個世紀90年代,原機組設備技術落后、配置標準低,自動化水平低,經(jīng)過多年運行,電氣設備老化嚴重,安全隱患日益突出,嚴重影響了電站安全穩(wěn)定高效的運行。文章在對這些問題分析的基礎上,提出了對電站電氣設備改造的技術措施和對策,提高了電站的安全生產(chǎn)能力和自動化水平。

        萬家塬水電站;電氣設備;技術改造

        1 工程概況

        萬家塬水電站位于眉縣橫渠鎮(zhèn)萬家塬村境內(nèi)。距橫渠鎮(zhèn)約12km,距眉縣縣城約40km。萬家塬水電站是石頭河水庫西安供水渠道上建設第三級水電站,也是寶雞市農(nóng)村初級電氣化縣建設的重點電源項目之一。始建于1997年10月,1998年12月28日并網(wǎng)發(fā)電。原電站設計水頭22.2m;最大水頭24.7m;最小水頭21.7m;發(fā)電引用流量5.76m3/s。電站安裝3臺同型號混流式水輪發(fā)電機組,單機容量為320kW,總?cè)萘繛?60kW。實際多年平均發(fā)電量435萬kW·h,年利用小時數(shù)4531h。主接線采用單母線接線,經(jīng)一臺變壓器和一條10kV線路送出。主要建筑物為引水渠道,前池,壓力管道,主廠房,副廠房,尾水渠,室外變電站及宿辦樓等。發(fā)電電能通過12km輸電線路并入眉縣青化供電所。工程規(guī)模為小(2)型工程,工程等別為V等,主要建筑物為5級。

        2 電站技術改造的原因及必要性

        由于電站建于20世紀90年代,由于當時的條件不足、技術水平落后,生產(chǎn)出來的設備普遍存在質(zhì)量差、精度低、設備兼容性低等問題;機組自動化程度較低,且許多部件的零配件在市場上已買不到,電站經(jīng)過多年的連續(xù)運行,機電設備部分老化失修、強度降低、故障率增高,相當一部分電氣設備屬淘汰產(chǎn)品,設備隱患多,電站運行的安全性、效率、可靠性低,電站經(jīng)濟效益不高。因此,進行技術更新改造,對增加電站安全性,提高經(jīng)濟效益具有重要的意義。

        3 電站電氣設備的現(xiàn)狀

        3.16.3kV高壓柜

        電站現(xiàn)使用的10kV GG-1A型高壓開關柜,為我國五十年代從國外引進技術生產(chǎn)的無“五防”設計的高壓開關柜,該柜型為固定式高壓開關柜,柜內(nèi)開關采用SN-10系列少油斷路器,柜頂母線裸露安裝,無“五防”設計要求,容易造成誤操作。目前,電力行業(yè)要求淘汰該產(chǎn)品。

        3.2低壓配電屏及動力控制箱

        電站0.4kV低壓配電裝置由PGL-1型低壓配電屏組成,該屏為開敞式結(jié)構(gòu),屏體不封閉、防塵、防火性能差、安全防護等級低,柜內(nèi)開關、母線裸露安裝、操作安全性差,目前為電力行業(yè)明確規(guī)定的淘汰產(chǎn)品,該配電裝置外殼、二次接線端子銹蝕嚴重,故障多、影響正常運行。

        3.3綜合自動化系統(tǒng)

        電站當年建設時期正處在國家計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟過度,由于資金、技術等原因,電站自動化設備選擇的水平較低,控制、保護等設備主要由老式的繼電器來完成,電站在十年來的運行中,經(jīng)常出現(xiàn)保護誤動、使天關跳閘而引起機組停機,保護、控制等設備損壞嚴重,設備的可靠性大大降低,近一段時間以來,其故障較多影響機組安全運行。老式的電磁繼電控制設備,目前國內(nèi)沒幾個廠家生產(chǎn)了,訂貨已經(jīng)很困難,今后的設備維修備品更是難買到。由于電站自動化水平低、設備可靠性差,頻繁跳閘對電網(wǎng)的沖擊大、威脅機組安全,電力部門每一次安全檢查,都要下發(fā)整改通知。

        3.4直流電源系統(tǒng)

        電站無直流電源系統(tǒng),保護、操作電源為交流電源,可靠性差。

        3.5勵磁系統(tǒng)

        要使發(fā)電機安全和穩(wěn)定的運行,發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的性能是關健,電站現(xiàn)采用自復激可控硅勵磁方式,此方式故障較多、并網(wǎng)困難,影響機組安全運行。

        3.6調(diào)速器控制系統(tǒng)

        萬家塬水電站不參與調(diào)頻,現(xiàn)調(diào)速器型號為TT-300,隨機組配套。該調(diào)速器僅作用于正常開、停機、調(diào)節(jié)正常有功負荷以及事故停機,純手動操作。其結(jié)構(gòu)簡單、無油壓裝置,兼容性能差,如果與可控硅勵磁裝置配合,在事故停機時發(fā)電機開關跳閘聯(lián)動跳滅磁開關,發(fā)電機失壓,調(diào)速器就失去操作電源而無法關機,常造成飛車事故。

        4 電氣設備改造

        4.1電氣設備改造內(nèi)容

        結(jié)合萬家塬水電站電氣設備存在的問題,對電氣設備進行改造,并提高電站的綜合自動化程度,具體改造包括以下幾個方面:

        ①電站的10kV GG-1A型無“五防”設計的高壓開關柜進行更換改造;

        ②低壓配電屏及動力控制箱進行更換改造;

        ③電站的綜合自動化系統(tǒng)(機組控制、開關控制,機組、線路、變壓器保護)進行更換改造;

        ④增加電站直流電源系統(tǒng);

        ⑤電站勵磁系統(tǒng)進行更換改造;

        ⑥電站調(diào)速器控制系統(tǒng)進行更換改造。

        4.2電氣設備選型

        4.2.110kV高壓開關柜

        根據(jù)電站具體情況,對電站10kV GG-1A型開關柜改造,采用更換改造的辦法,選用目前電力行業(yè)廣泛使用的XGN-10型固定式高壓開關柜,該開關柜設計的機械閉鎖裝置,采用“五防”設計,內(nèi)裝ZN28A-10Z型真空斷路器,安全性高、操作靈活方便,且柜體寬度、深度、高度與原開關柜相同,可利用原有土建基礎,大大節(jié)省了工程投資。

        高壓開關柜內(nèi)的主要設備型式:

        真空斷路器ZN28A-10Z,操作機構(gòu)為彈簧操作機構(gòu);電流互感器LZZJ-10;電壓互感器JDZJ—6;氧化鋅避雷器HY5WZ1—10/27x2;帶電顯示裝置GSN—10;溫濕度控制器WSK-H(TH)。

        整柜參數(shù)如下:

        額定電壓10kV,額定電流1000A,最大工作持續(xù)電流1000A,頻率50Hz,絕緣水平:

        ①工頻耐壓42kV;

        ②沖擊耐壓75kV;

        ③動穩(wěn)定電流63kA;

        ④熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間25kA/4s。

        4.2.2低壓配電屏及動力控制箱

        對電站0.4kV低壓配電屏更換改造設計選用GGD型交流低壓配電屏,原動力控制箱改造更換為XL-21型動力控制箱。該屏是按照現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品選型設計的要求,采用黃金分割比的方法設計柜體和各部分的分割尺寸,使整柜美觀、大方,面目一新,具有安全、經(jīng)濟、合理、可靠、分斷能力高,動熱穩(wěn)定性好,電氣方案靈活,防護等級高等特點。且柜體寬度、深度、高度與原開關柜基本相同,可利用原有土建基礎,大大節(jié)省了工程投資。

        4.2.3綜合自動化系統(tǒng)

        對電站綜合自動化采用更換改造的辦法,設計選用目前水電行業(yè)普遍選用的先進的、可靠的、有成功經(jīng)驗的水電站微機綜合自動化(水電站計算機監(jiān)控)設備。

        監(jiān)控系統(tǒng)由廠級計算機層和現(xiàn)地控制單元組成,現(xiàn)地控制級有4臺LCU,分別執(zhí)行對應于三臺機組,開關站/公用設備等的實時監(jiān)控。LCU即作為全廠監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制層,向電廠級上行發(fā)送采集和各種數(shù)據(jù)、事件信息,接受電廠級的下行命令對設備進行監(jiān)控,在上位機或網(wǎng)絡故障時又能獨立工作。因此在系統(tǒng)總體功能分配上,數(shù)據(jù)采集和控制操作的主要功能均由LCU完成。

        4.2.4直流電源系統(tǒng)

        對電站直流電源采用目前先進的智能高頻開關免維護直流電源裝置。選用的型式為高頻單充電機電池單母線直流系統(tǒng),型號為-220V/100AH,電池容量為100AH。

        直流系統(tǒng)主要由高頻開關充電裝置,饋電、控制、絕緣監(jiān)測、母線調(diào)壓、電池及微機監(jiān)控等裝置組成。

        4.2.5勵磁系統(tǒng)

        對電站勵磁系統(tǒng)采用更換改造的辦法,設計選用現(xiàn)代微機勵磁裝置,該裝置除了可維持電壓恒定和無功調(diào)節(jié)外,還可維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定。微機勵磁系統(tǒng)是以微機為核心,輔以大規(guī)模集成電路而組成的新型勵磁調(diào)節(jié)裝置,該系統(tǒng)采有模塊化設計,具有功能齊全,軟件豐富,硬件電路少,結(jié)構(gòu)簡單,易于擴展,維護方便,通用性強,可靠性高等優(yōu)點。

        勵磁系統(tǒng)采用微機型雙通道自并激晶閘管靜止勵磁系統(tǒng),它是由勵磁變壓器、功率整流裝置、滅磁裝置、轉(zhuǎn)子過電壓保護、微機勵磁調(diào)節(jié)器、起勵裝置、勵磁控制保護裝置、變送器及儀表等部分組成。

        4.2.6調(diào)速器控制系統(tǒng)

        對電站調(diào)速器采用更換改造的辦法,設計選用高油壓微機調(diào)速器,其主要特點為:高油壓、體積小、簡單、可靠。本改造方案能保證水輪發(fā)電機組在空載時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,在機組并網(wǎng)后能保證機組負荷穩(wěn)定,并且各項性能指標滿足國家標準的要求。

        調(diào)速器電氣部分采用高可靠性進口可編程;電液轉(zhuǎn)換部件采用高壓數(shù)字閥。壓油裝置壓油罐采用氣囊式蓄能器,油壓為16MPa。

        5 結(jié)語

        眉縣萬家塬水電站電氣設備的技術改造,效果顯著,各部分設備具有自動化運行水平,通過優(yōu)選先進智能的電氣設備,電站在運行的3年里,無任何的電氣設備事故發(fā)生,有效提高了電站運行的安全可靠性和經(jīng)濟效益。陜西水利

        (責任編輯:暢妮)

        F273

        A

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