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        安定500kV變電站調(diào)相機系統(tǒng)研究

        2019-06-17 01:24:12張學龍韓國鑫楊靖焦麗瑩陳金愛
        科技資訊 2019年7期
        關鍵詞:吊運無功補償

        張學龍 韓國鑫 楊靖 焦麗瑩 陳金愛

        摘? 要:該文首先對無功補償基本原理進行了介紹,列舉了目前常用的無功補償方法及其優(yōu)缺點。針對安定500kV變電站獨有的調(diào)相機系統(tǒng),從調(diào)相機工作原理、運行方式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、安裝拆除等方面進行全方面分析,在分析了調(diào)相機自身運行特性的基礎上,研究了調(diào)相機的系統(tǒng)構(gòu)成,并在最后介紹了調(diào)相機系統(tǒng)的拆除和吊裝過程,全面介紹了安定500kV變電站調(diào)相機系統(tǒng),對于指導變電站施工具有重大意義。

        關鍵詞:無功補償? 調(diào)相機? 吊運

        中圖分類號:TM63? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1672-3791(2019)03(a)-0049-03

        1? 無功補償基本原理

        1.1 無功功率與電壓間的關系

        將電力系統(tǒng)做簡化處理如圖1所示,G代表發(fā)動機,T代表變壓器,L代表輸電線路,SLD代表負荷,其中負荷所消耗的功率為SLD=PLD+jQLD,系統(tǒng)各處電壓如圖1(a)表示。等效電路圖如圖1(b),其中Xd代表發(fā)電機等值電抗,R∑+jX∑表示變壓器、輸電線路等值阻抗,YD=GD+jBD代表負荷等值導納。

        忽略電壓降落橫分量并考慮R∑﹤﹤X∑,則有△u=UG-U=

        。

        由此可知,線路中電壓損耗正比于負荷所消耗的無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應求,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。但是從發(fā)電機所發(fā)無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗,所以在電網(wǎng)中要設置一些無功補償裝置,以保證用戶對無功功率的需要。

        1.2 變電站無功補償主要方法

        目前常見的無功補償設備有并聯(lián)電容器靜止補償器和調(diào)相機。這些裝置可以輸出或消耗無功功率,就近實現(xiàn)系統(tǒng)中各點的無功功率平衡。

        1.2.1 并聯(lián)電容器、電抗器組

        在實際工作中并聯(lián)電容器、電抗器組往往是相互配合使用的,電抗器作用與電容器相反,可把電抗器的容量看作是負值電容即可。通過兩者的配合,可以實現(xiàn)就地補償或吸納無功,調(diào)整無功功率,從而提高或降低系統(tǒng)電壓。

        1.2.2 同步調(diào)相機

        調(diào)相機實質(zhì)上是一種空載運行的同步電動機,它僅從電網(wǎng)吸收的有功功率通常不超過其額定容量的5%,卻可向電網(wǎng)提供無極連續(xù)調(diào)節(jié)的容性或感性無功,改善功率因數(shù),降低網(wǎng)絡中的損耗,對調(diào)整電網(wǎng)電壓和提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性具有較好的作用。

        1.2.3 各補償方式的特點與不足

        同步調(diào)相機可平滑改變輸出(或吸收)無功功率,進行電壓調(diào)節(jié)。具有短時過載能力,但損耗和噪聲較大,運行維護復雜且投資費用較大,目前己經(jīng)很少使用。

        并聯(lián)電容器的裝設容量可大可小,投資費用較小,功率損耗較小且維護方便。但由于補償容量與供電電壓平方成正比,當系統(tǒng)發(fā)生故障使電壓下降時,電容器無功輸出的減少將導致電壓繼續(xù)下降。因此,電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。

        2? 安定500kV變電站調(diào)相機系統(tǒng)

        2.1 調(diào)相機的基本工作原理

        調(diào)相機定子電流I和勵磁電流If的關系曲線I=f(If),稱為“V”形曲線。如圖2所示,曲線最低點Z對應一定極端電壓時調(diào)相機的空載運行狀態(tài),Z點橫坐標If0為空載勵磁電流。Z點右邊為調(diào)相機過勵運行區(qū),左邊為欠勵運行區(qū)。

        2.1.1 過勵運行方式

        在調(diào)相機過勵運行工況,勵磁電流大于圖中的If0,定子電流超前于定子電壓90°(見圖3)。此時,調(diào)相機吸收電網(wǎng)的感性無功功率,在過勵運行區(qū),If越大,吸收電網(wǎng)感性無功越多。

        2.1.2 欠勵運行方式

        在調(diào)相機欠勵運行工況,轉(zhuǎn)子繞組勵磁電流If0為0

        通過以上分析,同步調(diào)相機在過勵時可看作是電網(wǎng)的一個電容性無功負載,而欠勵時則為一個電感性的無功負載。

        2.2 調(diào)相機的本體結(jié)構(gòu)

        調(diào)相機的本體結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子和勵磁系統(tǒng)組成。

        定子系統(tǒng)主要由定子鐵芯、定子繞組等部件組成。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要用于支撐旋轉(zhuǎn)的勵磁線圈、形成良好的磁通路徑,一般由轉(zhuǎn)子鐵芯、勵磁繞組等組成。

        勵磁系統(tǒng)由兩部分組成(見圖4):勵磁功率單元,用于向調(diào)相機的磁場繞組提供直流電流,以建立直流磁場。勵磁調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)勵磁電流。勵磁調(diào)節(jié)器不僅控制調(diào)相機的端電壓,而且還控制調(diào)相機無功功率、功率因數(shù)和電流等參數(shù)。

        2.3 調(diào)相機的主要輔助系統(tǒng)

        調(diào)相機運行時必須采用高效的冷卻措施,使發(fā)熱部件發(fā)出的熱量散發(fā)出去。安定調(diào)相機采用水-氫-氫冷卻方式,即定子繞組及引線是水內(nèi)冷,轉(zhuǎn)子繞組是氫內(nèi)冷,轉(zhuǎn)子本體及定子鐵芯是氫表冷。為此還設有定子線圈冷卻水系統(tǒng),發(fā)電機氫冷系統(tǒng)和為防止氫氣從軸封漏出的密封油系統(tǒng)。

        3? 調(diào)相機系統(tǒng)的拆除

        此次拆除的安定站調(diào)相機總重約310t,其中定子重180t、轉(zhuǎn)子重120t、旋轉(zhuǎn)勵磁機重10t。根據(jù)工程師現(xiàn)場勘查,最終確定用兩臺350t吊車、采用抬吊法進行吊裝作業(yè)。

        3.1 施工前現(xiàn)場部署

        現(xiàn)場需用350t吊車兩臺,由于現(xiàn)場路面局部承重不夠,在吊裝作業(yè)面都以滿鋪的形式滿鋪一層2cm以上的鐵板,以便加強施工現(xiàn)場地面的承重能力。

        為了防止在拆除循環(huán)水系統(tǒng)過程中冷卻塔中的積水出現(xiàn)由高差造成的回流現(xiàn)象,制定了循環(huán)水系統(tǒng)封堵措施。

        采用化學藥劑清洗密封油系統(tǒng)中的殘留潤滑油,需清洗2次,清洗2d;為防止系統(tǒng)內(nèi)部二次揮發(fā)產(chǎn)生混合氣體,置換吹洗需進行3次,吹洗需3d。

        3.2 調(diào)相機的拆除

        按照順序拆除調(diào)相機電氣部分、旋轉(zhuǎn)勵磁機、本體部分及附屬設備。本體拆除時,主機需退氫到零,由化學監(jiān)測人員進行化學檢驗,檢驗合格后方可進行拆除。抽轉(zhuǎn)子時,借助假軸和2個100t的推進器滑動抽出轉(zhuǎn)子。最終,將調(diào)相機定子兩側(cè)的地腳螺栓完全松開,等待吊運。

        3.3 重型設備的吊運

        3.3.1 吊運設備

        外罩(15t)、定子(180t)、轉(zhuǎn)子(120t)、勵磁機(10t)、冷卻器(4t)、附屬設備。在所有吊運設備中屬定子質(zhì)量最大,因此主要以定子的吊運過程進行介紹。

        3.3.2 定子的吊運

        吊運時通過信號工統(tǒng)一指揮,起吊試吊、當?shù)跛鞯蹙呖嚲o時,檢查各受力點的受力情況,確認安全無誤后正式起吊,并隨時檢查各受理點的受力情況,使2臺350t吊車緩慢、同步起吊,完成轉(zhuǎn)臂、扒桿等連續(xù)動作,將定子逐漸吊運裝車。

        3.3.3 力學驗算

        (1)吊車起重驗算。

        此次吊裝選用350t吊車,吊車最大工況出現(xiàn)在吊裝點正上方的時候,此時吊車重心至被吊設備中心水平距離為9m,吊臂長為18m,吊臂與水平夾角確定為60°(見圖5)。根據(jù)350t汽車吊起重性能曲線表查得數(shù)據(jù),當作業(yè)半徑為9m,主臂伸出15.6m時,最大吊重為120t;當作業(yè)半徑為9m,主臂伸出20.9m時,最大吊重為115t?,F(xiàn)場根據(jù)實際情況確定,單車吊重為90t,作業(yè)半徑為9m,主臂伸出為18m,因此單車可最大吊重范圍為115~120°之間,90t起重在允許起重范圍內(nèi),可驗算符合起重要求。

        (2)鋼絲繩受力驗算。

        吊車使用Ф60mm鋼絲繩,采用4點8繩吊裝,東側(cè)吊車鋼絲繩分別吊住調(diào)相機東側(cè)南北兩個吊點,西邊車吊住南北兩側(cè)吊點。根據(jù)力學驗算依據(jù):定子180T分4個點起吊,受力4個點單點受力45T,考慮吊鉤定子夾角60°,單點鋼絲繩受力52T,單根鋼絲受力為26t,按照6倍安全系數(shù)計算,單根鋼絲繩受力為156t,根據(jù)鋼絲繩理論使用極限受力180t,現(xiàn)場使用的鋼絲繩滿足使用要求。

        4? 結(jié)語

        該文對無功補償技術原理及目前變電站常用的補償方式進行了介紹,重點闡述了安定500kV變電站調(diào)相機系統(tǒng)的原理和構(gòu)成,此外,對安定站調(diào)相機系統(tǒng)的拆除過程進行了技術說明。通過在理論基礎和施工技術兩方面上的提煉總結(jié),可為以后的調(diào)相機系統(tǒng)或類似工程的施工建設提供基礎理論指導和施工技術參考。

        參考文獻

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