侯坤 李均 卿啟維

摘 要：水電站技術(shù)供水是保證水輪發(fā)電機各部軸承降溫的重要手段。傳統(tǒng)技術(shù)供水電源系統(tǒng)由兩段電源供應(yīng)兩臺技術(shù)供水泵進行輪換。本文對水電站技術(shù)供水雙電源切換裝置可靠性進行研究，客觀分析3種方案的優(yōu)缺點，以便其更好地應(yīng)用于水電站。

關(guān)鍵詞：技術(shù)供水;雙電源切換;供水電源

中圖分類號：TM564 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）23-0133-03

Abstract： Technical water supply of hydropower station is an important means to ensure the cooling of each part of the hydro-generator. The traditional technical water supply power system uses two-stage power supply to supply two technical water supply pumps for rotation. This article studies the dual power supply switching device for technical water supply of hydropower station ， Objectively analyze the advantages and disadvantages of the three options for better application in hydropower stations.

Keywords： technical engineering water;dual power supply switching;power of water supply

水電站技術(shù)供水系統(tǒng)[1]的主要對象是各種機電運行設(shè)備，有發(fā)電機空氣冷卻器、發(fā)電機推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻器、水輪機導(dǎo)軸承及主軸密封、水冷式變壓器以及水冷式空氣壓縮機等。它的主要作用是對運行設(shè)備進行冷卻，有時也用來進行潤滑（如水輪機橡膠瓦導(dǎo)軸承）和水壓操作（如高水頭電站主閥）。

水電站技術(shù)供水系統(tǒng)的電源供電可靠性關(guān)系到機組的穩(wěn)定運行，是保證水電站的安全、經(jīng)濟運行不可缺少的重要組成部分。目前，水電站普遍采用兩段電源供應(yīng)主備兩臺技術(shù)供水泵進行輪換，可以在一定程度上保證供電可靠性，但仍存在薄弱環(huán)節(jié)。對技術(shù)供水電源系統(tǒng)進行改造，最終實現(xiàn)發(fā)生不對稱電源故障時仍舊可以可靠供電的目的。

1. 水電站技術(shù)供水系統(tǒng)概述

1.1 技術(shù)供水系統(tǒng)簡介

水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)采用水泵單元二次循環(huán)供水方式。供水對象包括發(fā)電機空氣冷卻器和前后徑向軸承冷卻器的冷卻水。水泵于循環(huán)供水池取水，至尾水冷卻器冷卻后供給機組各冷卻器。采取單元供水，每個單元一臺主供水泵，一臺備用供水泵，且主備泵之間設(shè)置有聯(lián)絡(luò)管。

1.2 技術(shù)供水電源系統(tǒng)

傳統(tǒng)水電站技術(shù)供水電源系統(tǒng)由廠用電400 V Ⅰ段供應(yīng)主用水泵，由廠用電400 V Ⅱ段供應(yīng)備用水泵，如圖1所示。分段供電技術(shù)供水使水泵供電可靠性有所保障，但也存在一定的安全隱患。當(dāng)出現(xiàn)單段電源故障與另一段供電水泵不對稱故障時，傳統(tǒng)技術(shù)供水電源系統(tǒng)將無法提供電源供應(yīng)，大大增加了機組非計劃停運風(fēng)險，因此要對技術(shù)供水雙電源切換裝置進行分析。

2 水電站技術(shù)供水電源系統(tǒng)改進建議

水電站技術(shù)供水電源系統(tǒng)存在的供電隱患共有3個方案可以解決，下面對每個方案進行分析并給出相關(guān)建議。

2.1 采用雙段進線開關(guān)供電

本方案可以最大限度地保證在原有線路不改變的情況下，只在1號泵動力柜內(nèi)并接1號電源至2號泵動力柜內(nèi)增加400 V Ⅰ段電源進線開關(guān)電源，在2號泵動力柜內(nèi)并接2號電源至1號泵動力柜內(nèi)增加400 V Ⅱ段電源進線開關(guān)電源，從而實現(xiàn)單臺泵兩段電源供電，具體線路見圖2。

本方案的優(yōu)點是最大限度地保留了原有設(shè)備不變化，新增兩套開關(guān)及線路完成兩套電源供電。但是，它的缺點是電源消失后人員需要現(xiàn)場進行操作。人為操作要求較高，容易出現(xiàn)人為誤操作導(dǎo)致電源并列情況，難以保障供電安全。

2.2 采用雙接觸器開關(guān)供電

在原有接線基礎(chǔ)上加裝兩臺滿足容量要求的接觸器開關(guān)，400 V Ⅰ段接入1號水泵1號接觸器開關(guān)和2號水泵1號接觸器，400 V Ⅱ段接入1號水泵2號接觸器開關(guān)和2號水泵2號接觸器開關(guān)，1號水泵1號接觸器開關(guān)與1號水泵2號接觸器開關(guān)出線側(cè)并接后接入1號水泵軟啟動供電，2號水泵1號接觸器開關(guān)與2號水泵2號接觸器開關(guān)出線側(cè)并接后接入2號水泵軟啟動供電;1號水泵1號接觸器為主用接觸器，保持長期帶電接通，2號水泵2號接觸器為主用接觸器，保持長期帶電接通。當(dāng)出現(xiàn)電源故障時自動進行切換[2]，如圖3所示。

本方案的優(yōu)點是實現(xiàn)了雙電源供電特點，改造成本較低，原理簡單方便，電源故障發(fā)生時可以快速切換電源，從設(shè)備本體上排除了人員誤操作的可能性。它的缺點是主用接觸器長期處于帶電接通狀態(tài)，接觸器接點老化加速，接觸器需要定期檢查更換，確保供電可靠性。

2.3 采用兩套雙電源切換裝置供電

選用兩臺雙電源切換裝置，分別給1號技術(shù)供水泵和2號技術(shù)供水泵供電。400 V Ⅰ段直接給1號雙電源切換裝置供電[3]，通過進線開關(guān)給2號雙電源切換裝置供電。400 V Ⅱ段直接給2號雙電源切換裝置供電，通過進線開關(guān)給1號雙電源切換裝置供電。接線原理如圖4所示。

本方案的優(yōu)點是供電可靠性大大提高，不需要人為進行干預(yù)，排除了誤操作可能，電源自動切換，排除了供電真空期，故障情況下可更加快速準(zhǔn)確地進行電源切換，以滿足特殊情況下兩臺水泵同時啟動的要求。它的缺點是經(jīng)濟成本較高，雙電源切換裝置出現(xiàn)故障后更換難度較大，維護較為不便。

2.4 采用單套雙電源切換裝置供電

選用一臺雙電源切換裝置，給1號技術(shù)供水泵和2號技術(shù)供水泵供電。400 VⅠ段與400 VⅡ段接入雙電源切換裝置進線側(cè)，電源供電一主一備;1號技術(shù)供水泵軟啟動進線端和2號技術(shù)供水泵軟啟動進線端使用母排連接，雙電源切換裝置[4]出線端連接軟啟動進線母排保障了不對稱電源水泵故障時電源供電的可靠性。接線原理如圖5所示。

本方案的優(yōu)點是供電可靠性較高，電源切換不需要人為進行干預(yù)，相較于雙套電源切換裝置而言，經(jīng)濟成本適中，改動最小。它的缺點是無法滿足特殊試驗條件下兩臺技術(shù)供水泵同時啟動，雙電源出線側(cè)母排發(fā)生接地或其他故障，將會導(dǎo)致兩臺技術(shù)供水泵均無法正常啟動，風(fēng)險點增多。此外，電源單段檢修時，停電措施較難完全隔離。

3 吉牛水電站技術(shù)供水雙電源改造情況

吉牛水電站位于四川省甘孜州丹巴縣革什扎河干流上，是革什扎河流域“一庫四級”水電開發(fā)方案中的最末一級，為低閘引水式電站，設(shè)計水頭為506 m，總裝機容量為240 MW，裝有2臺單機容量為120 MW的沖擊式六噴六折水輪發(fā)電機組，設(shè)計多年平均發(fā)電量為11.83億 kW·h，年利用小時數(shù)為4 929 h。該電站于2009年5月開工建設(shè)，2013年12月全面建成投產(chǎn)，在四川電網(wǎng)中擔(dān)負調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓以及事故備用任務(wù)。

吉牛水電站技術(shù)供水系統(tǒng)[5]按機組分為2個相同單元，每單元由2臺長軸深井泵、技術(shù)供水池、2臺全自動濾水器和電氣控制回路等組成。每臺機組1號、2號技術(shù)供水泵互為備用，當(dāng)機組運行中兩臺技術(shù)供水泵之間進行切換時，要先停運主用技術(shù)供水泵，再啟動備用技術(shù)供水泵。

2013年投產(chǎn)后，吉牛水電站采用傳統(tǒng)供電方式，兩臺機組均采用技術(shù)供水系統(tǒng)，1號水泵由400 V廠用電Ⅰ段供應(yīng)，2號水泵由400 V廠用電Ⅱ段供應(yīng)，主備水泵輪換由技術(shù)供水可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動輪換。

2019年吉牛水電站機組檢修期間兩臺機組先后進行了技術(shù)供電電源改造，均采用單套雙電源切換裝置供電方案。改造過程中，在最大限度保留原有控制柜內(nèi)設(shè)備布局的基礎(chǔ)上進行設(shè)備新增及線路改造。整個項目成本適中，改動較小，改造工期可控。改造完成后兩年的運行檢驗實踐顯示，它的供電可靠性獲得了提高，設(shè)備運行正常。

4 結(jié)語

水電站技術(shù)供水雙電源切換裝置的使用將大大提高供電可靠性，減少因技術(shù)供水電源故障導(dǎo)致的機組非計劃停運。根據(jù)已建成電站的地理位置、環(huán)境條件以及資金支持等因素選擇合適的供電方案[6]，將降低運行人員操作復(fù)雜度，提高設(shè)備供電可靠性。新建電站可以聯(lián)系設(shè)計院從電站設(shè)計初就考慮雙電源供電方案，從而為后續(xù)運行維護提供便利。

參考文獻：

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