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水电站电气设备的改造问题

来源:职称阁分类:农业论文 时间:2019-01-19 11:12热度:

  这篇论文主要介绍的是水电站电气设备的改造问题的相关内容,本文作者就是通过对二级水电站电气设备改造的内容做出详细的阐述与介绍,特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

水电站电气设备的改造问题

  【关键词】二级水电站;电气设备;改造;注意问题

  1工程概况

  南安市位于福建省东南沿海,晋江中游,地理位置为东经118°08′30″~118°36′20″,北纬24°34′30″~25°19′25″。坂头二级水电站为引水式径流电站,即利用坂头一级电站(坂头水库坝后首级电站)发电后的尾水、两级电站区间小山沟来水及左支渠2条小支流(溪南和福车)的引水进行发电,坂头水库控制流域面积19.7km2,区间引水流域面积1.6km2及外引控制流域面积23.7km2,总集雨面积45.0km2。电站现有装机3台,总容量2100kW。水电站布置示意图如附图所示。

  2电站技术改造的原因和必要性

  2.1电站技术改造的原因

  电站运行了近40年,水轮发电机组、电气等设备老化、破损严重,且原有技术水平低下、制造工艺粗糙,机组实际运行效率较低,在设计工况下,不能按设计的额定出力发电,旧设备不能发挥其应有的作用,存在水力资源不能充分利用的现象。水轮发电机组、电气等设备老化、破损严重,且制造工艺粗糙,水轮机导叶漏水严重,机组实际发电效率低,压力管道运行了近40年,达到了使用年限,存在较大的安全隐患。管道采用独立供水方式布置,当电站没有按全负荷发电时,水头损失较大。且压力管道直径略偏小,技术经济指标不理想。

  2.2水电站改造的必要性

  坂头二级水电站进行扩容改造的必要性主要体现在以下几个方面:(1)坂头二级水电站的经济实力相对来说比较薄弱,发电是该电站唯一的收入来源,对电站进行扩容改造可以实现电站企业稳定、持续的运营,促进水电站持续发展。(2)可以提高水资源的利用率。对坂头二级水电站进行扩容可以显著提升水资源的利用率,可以满足资源节约型社会发展的基本需求,进行更新改造后可使水资源的利用率得到提升,提高可再生能源的发电量。(3)该水电站修建于1974年,因为制作工艺落后、施工水平低、产品整体质量比较差,安全性比较低。而且在管理过程中还存在重索取、轻管理、轻投入等问题,无法保证基本的防护维修。电站经过长期运行,设备陈旧老化问题普遍存在,事故非常频繁。为了解除坂头二级水电站的安全隐患,实施增效扩容改造,对输水和发电设施等进行除险加固,消除安全隐患很有必要。(4)确保坂头水库供水安全的需要。坂头水库供水主要通过坂头梯级水电站引水系统进行输水,电站发电后的尾水作为农业灌溉用水,通过对梯级水电站的增效扩容改造,可进一步确保坂头灌区0.09万hm2(1.35万亩)农田的用水安全。

  3电站电气设备现状分析

  3.1水力机械

  坂头二级水电站装机3台,安装有3种水轮机机型,分别为HLA41-WJ-60、HL110-WJ-60和HL110-WJ-50。因为水轮发电机已经持续运行了40多年,发电机的发电性能逐渐降低,气蚀严重,每年都需要进行多次检修。同时水轮机转轮等过流部件气蚀或泥砂磨损严重,表面粗糙、变形、空蚀严重,与设计误差较大,机组效率严重下降,造成出力不足、水量浪费,效益差。另外,由于漏水严重,机组停机因难,造成水资源的浪费。多次修补水轮机转轮后导致叶片走样,运行过程中还存在振动的情况。水轮发电机的设备老化严重,出现了制动不灵敏的情况,导致机组长时间处于低转速的运行状态下。

  3.2电气部分

  发电机绝缘等级低,绝缘老化变脆。当机组停机时,在潮湿气候下易造成发电机定/转子严重受潮,绝缘不合格。励磁装置采用自复励励磁机进行励磁,励磁调节响应速度慢,励磁装置老化,经常出现强励/强减误动现象。励磁机换向器磨损严重,炭刷跳火和环火现象频发。灭磁开关灭磁性能差,灭磁时存在断口燃弧现象,或在运行中操作机构脱扣现象,造成发电机进相运行,且维护量大,需经常停运校验。自动化控制配置不全,有些功能因设备损坏已退出运行,同期装置采用手动装置,响应时间慢,内部元件参数有所改变,在机组同期操作时,待并和系统参数相差较大的情况下合闸会造成对机组产生较大的冲击,发电机端部因其作用力使得固定扎线松动,发电机线圈端部有变形等。二次回路电缆绝缘经多年运行严重老化,部分绝缘脆化开裂,常造成交流回路多点接地。测量和计量装置采用常规装置,存在精度低且多年未进行校核,值班记录工作量大,宜采用微机自动采集装置。

  4机电设备改造

  4.1发电机改造

  按照水轮机选型方案,1#、2#机组配置的发电机型号主要参数如下:发电机设计的型号为SFW1000-6,设计的额定容量大小为1000kW/1250kVA,设计额定电压大小为6.3kV,设计频率为50Hz,设计功率因数为0.8(滞后),设计三相额定电流为114.6A,设计额定转速为1000r/min。

  4.2励磁系统选型

  励磁系统按“无人值班、少人职守、免维护”的原则设计,其控制部分采用可编程控制器,可编程内部自带硬件看门狗,实现永不死机。本电站励磁系统选用KLSF励磁装置。

  4.3主变压器设计

  根据水轮发电机组的装机容量,以及考虑坂头一级电站的容量,采用单母线接线方案,即配置1台S11-4000/35升压变压器,主要参数如下:额定容量:4000kVA,额定电压:38.5±5%/6.3kV,阻抗电压:ud%=6.5%。

  4.4其他电气设备设计

  水电站发电机出线电压6.3kV,所有高压开关柜采用GG—1A型老式开关柜,不能满足“五防”要求。这次技术改造确定采用KYN28-12新型中置开关柜。电气控制采用微机控制方式,中央控制采用微机自动监控,保护采用微机成套装置。具体配置如下:(1)发电机的测控及保护:采用WFH—821和WFH—822微机保护测控装置,在微机测控装置中读取Ia、Ib、Ic、P、U、Hz、cosф和VAR,对机组各运行参数进行监控。(2)差动保护:断开发电机出口断路器、灭磁开关和事故停机。(3)复压过流保护:断开发电机出口断路器及灭磁开关。(4)过电压保护:断开发电机出口断路器及灭磁开关。(5)失磁保护:断开发电机出口断路器及灭磁开关。(6)变压器的测控及保护:采用WBH—821和WBH—822微机保护测控装置,在微机测控装置中读取Ia、Ib、Ic、P、U、Hz、cosф和VAR,对变压器各运行参数进行监控。

  4.5直流电源系统

  本站厂用电取自升压站低压侧10kV母线和6.3kV发电机母线处,可实现互为备用。直流电源采用直流成套装置,配置两个充电模块,互为备用,电池采用60HA单节18V。供控制、保护及事故照明等用电。

  4.6低压配电屏

  本站采用手动准同期和自动准同期装置进行机组的同期并列,设一面公共屏,手动准同期通过切换开关切换后可实现对每台机组实现手动准同期并网。自动准同期通过监控系统软件软压板投退,实现每台机的自动准同期并列。公共屏上配置了线路的保护及公共LCU,主要用于升压站及公共部分监控、直流系统等的自动监控。配置电笛和电铃,用于电站的事故报警。

  4.7自动化系统

  计算机监控系统应能实时、准确、有效地完成对本站被控对象的安全监控。其主要功能如下:①实时数据采集及处理功能;②画面显示功能;③统计记录及打印功能;④安全运行监视及事件报警功能;⑤控制操作功能;⑥远动通讯功能;⑦运行管理功能;⑧基于WEB浏览及信息管理功能;⑨软件防误闭锁功能;⑩故障录波与分析功能。监控系统对机组单元通过现场总线或以太网与上位机通讯,实现机组运行的控制。机组通过现地测控综合单与调速口通过以太网通讯,实现机组的开停机、有功调节,无功调节、并网等操作。

  4.8调速系统改造

  调速器采用可编程微机液压调速器,该调速器具有PID调节规律,设计额定操作油压为16.0MPa,设计调速的规律为1000kg/m。使用可编程控制器进行调速。调速器配备了液晶触模显示屏,并设置了人机对话接口,利用对话接口可以显示出电网频率、机组频率、给定开度、导叶开度、功率给定、电气开限、自动运行情况、手动运行情况、功率模式情况、开度模式情况、网频故障、导叶位移传感器故障、DL位置状态、A/D模块故障、退出信号灯、锁定投入等。而且对调速系统进行改造后可以利用触模屏对调节参数和运行参数进行修改,并操作调速器。调速器上配备了计算机监控系统接口相关的软件和硬件,可以更好地进行机组监控和通信,可以全自动化地对机组进行控制。

  5结语

  总而言之,对变电站电气设备进行改造可以显著提升变电站的供电性能,保证变电站稳定运行,取得了良好的经济效益,为类似工程积累了参考经验。

  参考文献

  [1]刘洪林,油海平.水电站运行规程与设备管理[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

  [2]赵福祥.中小型水电站电气设备运行[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

  [3]黄伟明.中小型水电站电气设备故障的处理分析[J].城市建设理论研究,2012,(21):233-234.

  [4]毛卓平.浅谈变电站电气设计[J].电力建设,2011,(02):65-67.

  作者:苏敬爱 单位:福建省南安市水利局

文章名称:水电站电气设备的改造问题

文章地址:http://www.zhichengg.com/nylw/11725.html

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