王婉秋

浙江華電烏溪江水力發(fā)電有限公司 浙江衢州 324000

1 實施背景

烏溪江水電站為烏溪江流域開發(fā)的梯級水電站，上游湖南鎮(zhèn)電站（以下簡稱“湖站”）共有4臺單機(jī)容量50MW水輪發(fā)電機(jī)組，采用“兩機(jī)一變”布置模式，在系統(tǒng)中主要擔(dān)負(fù)調(diào)峰、事故和負(fù)荷備用功能。每年夏季高溫季節(jié)7-8月份為主汛期，為做好防汛安全工作，湖站4臺水輪發(fā)電機(jī)組改為基荷運(yùn)行方式保持長時間發(fā)電（一般每天平均要連續(xù)運(yùn)行15個小時以上），稱為“大發(fā)電時期”。

從2017年湖站大發(fā)電以來，湖站10.5kV母線道內(nèi)空氣溫度驟升，已經(jīng)嚴(yán)重超過了規(guī)程中規(guī)定的最高限額，對母線道內(nèi)斷路器、廠變等一次設(shè)備安全運(yùn)行構(gòu)成了威脅。

2 現(xiàn)狀診斷

2.1 診斷內(nèi)容

統(tǒng)計了2017年7月25日至8月13日每日最高室外溫度，湖站機(jī)組大發(fā)電情況下母線道內(nèi)最高溫度，統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制折線圖1。

圖1 湖站10.5kV母線道溫度變化折線圖

從圖1中可以看到母線道溫度隨室外溫度變化節(jié)節(jié)攀升，最高達(dá)到53℃，已經(jīng)嚴(yán)重超過了規(guī)程中規(guī)定的最高限額40℃。

2.2 改善目標(biāo)

本著保障母線道內(nèi)電氣設(shè)備安全原則，將母線道空氣溫度從目前最高53℃降低到規(guī)程規(guī)定的上限值40℃。

3 原因分析與對策制定

3.1 查找要因

湖站10.5kV母線道呈狹長、曲折、中后段收窄結(jié)構(gòu)，空間相對封閉，并有兩處平臺，且第二處平臺有7-8米高，目前母線道末端有3臺排風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫對流散熱。母線道內(nèi)主要產(chǎn)熱源為10.5kVⅠ、Ⅱ段母線，在排除母線道內(nèi)電氣設(shè)備正常運(yùn)行前提下，計算分析母線道內(nèi)產(chǎn)熱量與散熱量平衡關(guān)系。由母線功率損耗引起的散熱量計算公式：

式中：

I ——母線的相電流（A）

RZ——母線在工作溫度時的直流電阻（Ω/m）取

φs——母線集膚效應(yīng)系數(shù)取φs=1.175

L ——母線的長度(m)L = 130m

母線道散熱所需通風(fēng)量計算：L=Q /(ΔtCr)（公式二）

式中：

C——空氣比熱，取C=1kJ/kg·℃

r——空氣容重，一般取r=1.29kg/m3

Δt——按大發(fā)電時期母線道規(guī)定上限40℃，室外平均最高氣溫35℃，Δt=5℃

由Q總與公式二可以得出散熱所需通風(fēng)量L=190680m3/h

湖站10.5kV母線道現(xiàn)有三臺排風(fēng)機(jī)最大通風(fēng)總量為75000m3/h，母線道內(nèi)散熱所需排風(fēng)量高于三臺排風(fēng)機(jī)總排風(fēng)量。最終得出導(dǎo)致母線道溫度升高原因主要有兩條：一是母線道內(nèi)的通風(fēng)量不滿足散熱要求；二是母線道內(nèi)對流散熱點過少，不滿足散熱要求。

3.2 制定對策方案

一、增加適合風(fēng)量排風(fēng)機(jī)臺數(shù)并分散安裝于10.5kV母線道內(nèi)增加強(qiáng)迫對流換熱點。

二、通過將原湖站10.5kV母線道防火門進(jìn)行改進(jìn)，在防火門里加裝網(wǎng)狀欄珊鐵門從而增加對流換熱面面積，增強(qiáng)對流換熱效果。

4 實施過程

4.1 實施過程說明

一、根據(jù)母線道散熱所需通風(fēng)量與現(xiàn)有排風(fēng)機(jī)總通風(fēng)量之間的關(guān)系，選取離心式SFGN08-4排風(fēng)機(jī)與離心式SF7-4排風(fēng)機(jī)各兩臺，從母線布置結(jié)構(gòu)、排風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行條件和日后檢修人員維護(hù)安全方面考慮，分散安裝于母線道各處[1]。

二、通過現(xiàn)場實際測量母線道進(jìn)門口的具體尺寸，設(shè)計定制合適尺寸的網(wǎng)狀欄珊鐵門，并安裝于防火門內(nèi)側(cè)。

4.2 實施效果

對策實施后，統(tǒng)計了2018年7月25至8月13日同時期夏季高溫湖站機(jī)組大發(fā)電時期母線道溫度變化情況，統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制折線圖2。

圖2 對策實施后湖站10.5kV母線道溫度變化折線圖

從圖2中可以看到母線道內(nèi)空氣最高溫度從之前的53℃降到了39℃并不再繼續(xù)升高，取得了很好的預(yù)期效果。

5 結(jié)語

通過數(shù)據(jù)分析與對比，找到了夏季高溫季節(jié)湖站機(jī)組大發(fā)電時期10.5kV母線道空氣溫度升高的主要原因，最終從經(jīng)濟(jì)性、可實施性、安全性等綜合方面考量，制定了有效的降溫措施，大大降低了母線道空氣溫度，減少了母線道內(nèi)一次設(shè)備故障率和安全隱患，保證了機(jī)組大發(fā)電時期電能輸送的可靠性和安全性，具有非常大的社會效益。