1、景洪水電廠直流系統及其運行第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:隨著電力電子技術的迅速發展,直流電源制造技術也取得了飛躍發展,整流系統由過去的分立元件和集成電路控制發展為微機控制,使直流電源具有智能化,能夠和水電廠自化網絡連接.文中主要介紹直流系統在水電廠的應用,通過分析直流電源消失造成的事故,講述直流系統在水電廠的重要性.關鍵詞:水電廠;直流;應用;重要性0引言直流系統在水電廠是十分重要的電源系統,它是一個獨立的電源,不受發電機

2、,廠用電以及系統運行方式改變的影響,為電力系統的控制回路,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中所處的地位十分重要,直流系統自身的可靠及安全會直接影響到整個系統的安全.盡管直流電源比較穩定可靠,但是由于電力系統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,使直流系統的故障成為電力系統重大故障的事故隱患.隨著電力電子技術迅速發展,直流電源制造技術也取得了飛躍發展,整流系統由過去的分立元件和集成電路控制發展為微機控制,使直流電源具有智能化,能和水電廠綜合自動化網絡連接,具有遙測,遙控,遙信,遙調(四遙)功能以及

3、實現無人值守.1直流系統配置方式景洪水電廠直流電源采用220v,在廠房內設置4套220v直流電源系統,分別為機組,開關站及繼電保護盤室,全廠控制,保護,計算機監控系統,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,開關站及繼電保護盤室,全廠公用及事故照明直流電源系統,每套系統均設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,為壩頂進水口事故閘門及壩區lcu等提供操作,監控電源.1號3號機組,4號5號機組,開關站及繼電收稿日期:2009-04-20.一26一保護盤室直流電源系統以及全廠公用和事故照明直流電源系統的蓄電池組均采用雙重化設置,每套直流電源系統設2段直

4、流母線,每段直流母線設l組蓄電池及1套高頻開關電源整流充電裝置.2段直流母線間設置聯絡斷路器,正常運行時聯絡開關處于斷開位置,每段母線各由1套充電裝置經直流母線對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,均可將母聯開關合上,由另一母線的充電裝置和蓄電池組為整個系統提供直流供電.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絡斷路器,輸入電源分別由機組直流系統主饋電盤的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,開關站及中控室的直流負荷用電,由開關站及繼電保護盤室直流電源系統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,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直流系統的基本性能要求充電/浮充電裝置采用高頻開關整流充電裝置,整流充電模塊應為智能型,具有自診斷,自檢測,自恢復,自調節等功能,可以不依賴集中監控單元獨立工作.每套充電/浮充電裝置的高頻開關電源整流充?調速勵磁與輔機控制?徐智景洪水電廠直流系統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,在規定的負載電流變化范圍與輸人電壓變化范圍內,模塊的效率應保持在90以上.高頻開關整流充電模塊應具備離線(集中監控單元失去控制功能)時按浮充方式運行的功能.每個模塊內部應具有監控功能,可不依賴監控單元獨立完成對輸出電壓,電流的控制和調整,并具有保護和報警功能.正常工作時,模塊應與監控單元通信,接受其指令.裝置的直流充電電流在l0100%的范圍內連續可調.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故障時,應能將故障單元自動脫離系統而不影響系統的正常運行.按蓄電池的要求配置充電/浮充電裝置及充電/浮充電方式,同時應設有穩壓限流浮充,衡流限壓充電及均衡充電方式.能實時自動監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,浮充電狀態并調節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,可實現電池容量計算.應能在線監測電池的內阻,內阻越限自動報警.應具有完善,可靠,高質量的直流系統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,同時在直流監控系統上輸出報警信號,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號機組勵磁調節器因交,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號機組直流系統主屏上3號機組220v直流分盤工段電源開關負荷側的連接電纜為多股銅芯線,轉接端子連接電纜直接插入端子孑l壓接,芯線松散,使轉接端子接觸不良,造成3號機組勵磁調節器交,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,勵磁調節器,發電機a套保護,故障錄波器,調速器,lcu等裝置直流電源同時消失.3號機勵磁調節器直流電源瞬時失電,在切換至交流電源供電時,交流電源空氣開關跳閘,勵磁調節器因交,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脈沖,造成3號機失磁.3號機發電機保護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,引入發電機保護a柜p345和發電機保護b柜p343保護裝置的電流極性接反,導致發電機a柜p345和b柜p343的失磁保護均未出口.在發電機失磁保護未動作的情況下,水機保護動作停機.4直流系統存在的問題由以上事故分析,直流系統主要存在以

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,施工中未嚴格執行電氣裝置安裝工程1kv及以下配線工程施工及驗收規范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,監理未旁站,未嚴格執行基建與生產運行交叉作業安全管理規定.一27水電廠自動化3)勵磁調節器交流電源空氣開關在直流電源消失切換至交流電源時跳閘,交流空氣開關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現并報告發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.在直流系統上工作時,應認真謹慎,嚴防直流系統接地,防止直流正,負極短路,工作中還必須有專人監護.參考文獻1發電廠電氣部分,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范gb5025896.徐智(1983),男,助理工程師,從事電力系統繼電保護,水電廠運行工作.email:fengyel006163.eom(上

13、接第2o頁)7)一次調頻試驗一次調頻參數為kr=5,k一6,6一4,e一0.05hz(并網運行為pi調節).一次調頻試驗初始工況為40mw.一次調頻結果滿足一次調頻技術要求,試驗結果如表1所示.表1一次調頻試驗結果8)自動開機試驗從機組啟動開始至機組轉速達到80額定轉速的時問t一27.5s,機組啟動開始至機組空載轉速偏差小于同期帶(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.甩負荷試驗結果如表2所示.表2甩負荷試驗結果甩100負荷過程最高轉速上升率為32.8(滿足調節保證計算要求的不大于45),蝸殼最大水壓為124.2米水柱(滿足調節保證計算要求的小于135m),調節時間與升速時間之比為l1.8(滿足標準要求的不大于15).5結語在調速器的性能驗收試驗中,依據相關標準完成了調速器測頻單元,靜特性,不動時間測試等靜態試驗和空載試驗以及一次調頻,甩負荷等動態試驗.試驗結論如下:1)調速器各項靜態試驗結果滿足標準要求;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