景洪水電廠直流系統(tǒng)及其運行

1、景洪水電廠直流系統(tǒng)及其運行第3O卷第3期2009年8月水電廠自動化HydropowerPlantAutomationVoL3ONo.3Aug.2009景洪水電廠直流系統(tǒng)及其運行徐智(華能景洪水電廠,云南省景洪市666100)摘要:隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,直流電源制造技術(shù)也取得了飛躍發(fā)展,整流系統(tǒng)由過去的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機控制,使直流電源具有智能化,能夠和水電廠自化網(wǎng)絡連接.文中主要介紹直流系統(tǒng)在水電廠的應用,通過分析直流電源消失造成的事故,講述直流系統(tǒng)在水電廠的重要性.關(guān)鍵詞:水電廠;直流;應用;重要性0引言直流系統(tǒng)在水電廠是十分重要的電源系統(tǒng),它是一個獨立的電源,不受發(fā)電機

2、,廠用電以及系統(tǒng)運行方式改變的影響,為電力系統(tǒng)的控制回路,信號回路,繼電保護,自動裝置及事故照明等提供穩(wěn)定的不間斷電源,還為斷路器的分,合閘提供操作電源.直流電源在二次系統(tǒng)中所處的地位十分重要,直流系統(tǒng)自身的可靠及安全會直接影響到整個系統(tǒng)的安全.盡管直流電源比較穩(wěn)定可靠,但是由于電力系統(tǒng)應用直流電源的特殊性,特別是在控制回路和保護回路的應用,使直流系統(tǒng)的故障成為電力系統(tǒng)重大故障的事故隱患.隨著電力電子技術(shù)迅速發(fā)展,直流電源制造技術(shù)也取得了飛躍發(fā)展,整流系統(tǒng)由過去的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機控制,使直流電源具有智能化,能和水電廠綜合自動化網(wǎng)絡連接,具有遙測,遙控,遙信,遙調(diào)(四遙)功能以及

3、實現(xiàn)無人值守.1直流系統(tǒng)配置方式景洪水電廠直流電源采用220V,在廠房內(nèi)設置4套220V直流電源系統(tǒng),分別為機組,開關(guān)站及繼電保護盤室,全廠控制,保護,計算機監(jiān)控系統(tǒng),安全裝置及事故照明等提供直流電源.1號3號機組,4號5號機組,開關(guān)站及繼電保護盤室,全廠公用及事故照明直流電源系統(tǒng),每套系統(tǒng)均設2組蓄電池及220V直流充電,饋電盤;壩頂設置1套直流電源系統(tǒng),為壩頂進水口事故閘門及壩區(qū)LCU等提供操作,監(jiān)控電源.1號3號機組,4號5號機組,開關(guān)站及繼電收稿日期:2009-04-20.一26一保護盤室直流電源系統(tǒng)以及全廠公用和事故照明直流電源系統(tǒng)的蓄電池組均采用雙重化設置,每套直流電源系統(tǒng)設2段直

4、流母線,每段直流母線設l組蓄電池及1套高頻開關(guān)電源整流充電裝置.2段直流母線間設置聯(lián)絡斷路器,正常運行時聯(lián)絡開關(guān)處于斷開位置,每段母線各由1套充電裝置經(jīng)直流母線對1組蓄電池充電,同時提供負荷電流,當任意一段母線的充電裝置和蓄電池組故障時,均可將母聯(lián)開關(guān)合上,由另一母線的充電裝置和蓄電池組為整個系統(tǒng)提供直流供電.每組充電裝置的交流輸入均采用雙回電源自動切換,帶有電氣,機械互投互鎖功能,具有交流進線缺相保護.系統(tǒng)接線應考慮在運行切換時不中斷供電的要求.機組段設機組直流分盤,供機組直流負荷用電.機組直流分盤設2段直流母線,2段直流母線間設置聯(lián)絡斷路器,輸入電源分別由機組直流系統(tǒng)主饋電盤的2段直流母線

5、供給,輸出回路平均分配接入2段直流母線中.繼電保護盤室,開關(guān)站及中控室的直流負荷用電,由開關(guān)站及繼電保護盤室直流電源系統(tǒng)的饋電盤提供直流電源,輸出回路平均分配接人2段直流母線中.壩頂設置1套直流系統(tǒng),蓄電池組及充電裝置按單套配置,直流母線為單母線,設1塊饋電盤.2直流系統(tǒng)的基本性能要求充電/浮充電裝置采用高頻開關(guān)整流充電裝置,整流充電模塊應為智能型,具有自診斷,自檢測,自恢復,自調(diào)節(jié)等功能,可以不依賴集中監(jiān)控單元獨立工作.每套充電/浮充電裝置的高頻開關(guān)電源整流充?調(diào)速勵磁與輔機控制?徐智景洪水電廠直流系統(tǒng)及其運行電模塊均采用N+1熱備份,可帶電更換.單個整流充電模塊的容量應盡量大,以減小N+1

6、的N值,增大熱備份容量.每套充電/浮充電裝置均為交流三相輸入,其應具有2路交流輸入接口,并完成2路交流輸入的主備自動切換和相互閉鎖.高頻開關(guān)整流充電模塊在運行中返回交流輸入端的各次諧波電流含有率,應不大于基波電流的30,在規(guī)定的負載電流變化范圍與輸人電壓變化范圍內(nèi),模塊的效率應保持在90以上.高頻開關(guān)整流充電模塊應具備離線(集中監(jiān)控單元失去控制功能)時按浮充方式運行的功能.每個模塊內(nèi)部應具有監(jiān)控功能,可不依賴監(jiān)控單元獨立完成對輸出電壓,電流的控制和調(diào)整,并具有保護和報警功能.正常工作時,模塊應與監(jiān)控單元通信,接受其指令.裝置的直流充電電流在l0100%的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào).充電/浮充電裝置應具有交

7、流三相輸入的缺相保護,整流輸出的過壓,欠壓,過流,限流,短路,過熱等保護功能.能對模塊故障進行自動診斷并報警,當整流充電模塊出現(xiàn)故障時,應能將故障單元自動脫離系統(tǒng)而不影響系統(tǒng)的正常運行.按蓄電池的要求配置充電/浮充電裝置及充電/浮充電方式,同時應設有穩(wěn)壓限流浮充,衡流限壓充電及均衡充電方式.能實時自動監(jiān)測單體蓄電池和單組蓄電池的端電壓,充,放電電流.可手動,自動控制蓄電池組充電,浮充電狀態(tài)并調(diào)節(jié)充電電壓和浮充電壓的大小.對充電電流有限流,恒流自動控制,可實現(xiàn)電池容量計算.應能在線監(jiān)測電池的內(nèi)阻,內(nèi)阻越限自動報警.應具有完善,可靠,高質(zhì)量的直流系統(tǒng)設備的防雷擊及防止線路浪涌沖擊的保護措施以及絕緣

8、防護措施,在任何情況下,不出現(xiàn)全部模塊同時擊穿或損壞.當防雷裝置故障時,防雷器上應有明顯指示,同時在直流監(jiān)控系統(tǒng)上輸出報警信號,防雷器的插拔應方便,且易于更換.當交流失電再恢復供電時,具有自動軟啟動運行的功能,并能自動完成對電池組的補充充電.裝置應具有直流母線電壓自動跟蹤功能和自動凋壓功能,當母線電壓越限時自動報警并發(fā)信號.3直流電源消失引起的事故3.1事故原因2009年1月17日,3號機組保護裝置A套,調(diào)速器,勵磁裝置,機端斷路器控制回路直流工作電源有約1S消失過程.3號機組勵磁調(diào)節(jié)器因交,直流工作電源同時消失退出運行,機組失磁,引起3號機水機保護動作停機.3.2事故分析2009年1月17日

9、,1號3號機組直流系統(tǒng)主屏上3號機組220V直流分盤工段電源開關(guān)負荷側(cè)的連接電纜為多股銅芯線,轉(zhuǎn)接端子連接電纜直接插入端子孑L壓接,芯線松散,使轉(zhuǎn)接端子接觸不良,造成3號機組勵磁調(diào)節(jié)器交,直流工作電源同時消失,引起機組失磁,因失磁保護未動作,導致機組水機保護動作停機.詳細原因分析如下:1號3號機組直流I段配電屏至3號機組220V直流分盤I段電纜采用25mm多股軟導線,電纜端部未采取防松動措施,不符合電氣裝置安裝工程1kV及以下配線工程施工及驗收規(guī)范GB50258-96要求,運行一段時間后線芯松散.在敷設1號,2號機組直流分盤電纜時,造成1號3號機組直流I段配電屏正極的轉(zhuǎn)接端子瞬問接觸不良,導致

10、3號機組直流工段電源瞬時失電,勵磁調(diào)節(jié)器,發(fā)電機A套保護,故障錄波器,調(diào)速器,LCU等裝置直流電源同時消失.3號機勵磁調(diào)節(jié)器直流電源瞬時失電,在切換至交流電源供電時,交流電源空氣開關(guān)跳閘,勵磁調(diào)節(jié)器因交,直流工作電源同時消失退出運行,勵磁功率柜整流橋無觸發(fā)脈沖,造成3號機失磁.3號機發(fā)電機保護A柜P345,因直流電源瞬間消失,造成裝置重新啟動而未能正常工作.同時,引入發(fā)電機保護A柜P345和發(fā)電機保護B柜P343保護裝置的電流極性接反,導致發(fā)電機A柜P345和B柜P343的失磁保護均未出口.在發(fā)電機失磁保護未動作的情況下,水機保護動作停機.4直流系統(tǒng)存在的問題由以上事故分析,直流系統(tǒng)主要存在以

11、下問題:1)制造廠家在設計及制造時未充分考慮接線防松脫的措施,裝置存在端子松脫隱患;施工單位未意識到裝置存在的缺陷,施工中未嚴格執(zhí)行電氣裝置安裝工程1kV及以下配線工程施工及驗收規(guī)范GB5025896第3.1.3.2條要求,電纜端頭未作有效防松措施.2)施工單位在3號機直流屏上工作時,監(jiān)理未旁站,未嚴格執(zhí)行基建與生產(chǎn)運行交叉作業(yè)安全管理規(guī)定.一27水電廠自動化3)勵磁調(diào)節(jié)器交流電源空氣開關(guān)在直流電源消失切換至交流電源時跳閘,交流空氣開關(guān)容量及品牌選擇存在問題.4)施工單位和保護裝置廠家未及時發(fā)現(xiàn)并報告發(fā)電機中性點電流互感器引入失磁保護極性接反問題,造成失磁保護未動作.5)經(jīng)核查,3號機失磁時的

12、測量阻抗位于失磁保護阻抗整定值的邊界上.在直流系統(tǒng)上工作時,應認真謹慎,嚴防直流系統(tǒng)接地,防止直流正,負極短路,工作中還必須有專人監(jiān)護.參考文獻1發(fā)電廠電氣部分,華北工學院.范錫善.水利電力出版社.2電力工程電氣設計手冊(電氣二次部分).能源部西北電力設計院編.水利電力出版社.E33電氣二次回路接線及施工.中國電力出版社.E43直流系統(tǒng)PowerMaster中文使用說明.綿陽富邦電控設備有限公司.1-53電氣裝置安裝工程1kV及以下配線工程施工及驗收規(guī)范GB5025896.徐智(1983),男,助理工程師,從事電力系統(tǒng)繼電保護,水電廠運行工作.Email:fengyel006163.eom(上

13、接第2O頁)7)一次調(diào)頻試驗一次調(diào)頻參數(shù)為Kr=5,K一6,6一4,E一0.05Hz(并網(wǎng)運行為PI調(diào)節(jié)).一次調(diào)頻試驗初始工況為40Mw.一次調(diào)頻結(jié)果滿足一次調(diào)頻技術(shù)要求,試驗結(jié)果如表1所示.表1一次調(diào)頻試驗結(jié)果8)自動開機試驗從機組啟動開始至機組轉(zhuǎn)速達到80額定轉(zhuǎn)速的時問t一27.5S,機組啟動開始至機組空載轉(zhuǎn)速偏差小于同期帶(1一0.5)的時問t.一8O.9S,tsR/t一2.9(優(yōu)于國標要求的不大于5).9)甩負荷試驗試驗水頭為88m,蝸殼壓力傳感器安裝位置為蝸殼進入門處.甩負荷試驗結(jié)果如表2所示.表2甩負荷試驗結(jié)果甩100負荷過程最高轉(zhuǎn)速上升率為32.8(滿足調(diào)節(jié)保證計算要求的不大于45),蝸殼最大水壓為124.2米水柱(滿足調(diào)節(jié)保證計算要求的小于135m),調(diào)節(jié)時間與升速時間之比為l1.8(滿足標準要求的不大于15).5結(jié)語在調(diào)速器的性能驗收試驗中,依據(jù)相關(guān)標準完成了調(diào)速器測頻單元,靜特性,不動時間測試等靜態(tài)試驗和空載試驗以及一次調(diào)頻,甩負荷等動態(tài)試驗.試驗結(jié)論如下:1)調(diào)速器各項靜態(tài)試驗結(jié)果滿足標準要求;2)空載試驗滿足標準要求;3)接力器不動時間滿足標準要求;4)機組