大河口水电站机组运行存在的问题与建议,水利水电论文.docx

大河口水电站机组运行存在的问题与建议,水利水电论文大河口水电站建于滦河上游，水库总库容 2 600万 m3，总装机容量为1 260 kW，是集发电、防洪、供水、灌溉、养鱼、旅游为一体的水利枢纽工程，于 1993 年 8月开工建设，1996 年 8 月完工。现已运行近 20 年，为本地区的经济发展发挥了宏大作用。 1 存在问题 1 1 水轮发电机组问题 在当下小水电上网电价较低，小水电站经济效益较差的情况下，电站很少有能力进行水轮机大修及水轮机转轮的更新。机组运行长时间没有经过大修，水轮机导叶间隙过大，在正常停机时漏水严重，使有限的水资源白白浪费，直接影响机组的发电量。发电机部分绝缘老化，转子集电环磨损及碳刷接触不良。大河口水电站两发电机并网于 10 kV 农电网，在设计时并未考虑到 10 kV 电网电压在 10 kV 的运行工况。在这种情况下，机组为了并网发电，势必加大励磁电流，使机端电压升高，发电机定子铁芯工作接近饱和状态，电压额定工作点接近或高于发电机空载特性曲线拐点，即便正常运行加大转子励磁电流，机组也很难发出额定无功功率，同时，由于加大了励磁电流使发电机转子发热严重，损耗加大，加快了发电机的绝缘老化，进而使发电机的使用寿命大大缩短。 1 2 水电站辅助设备部分存在的问题 ( 1) 水轮机调速器问题: 大河口水电站水轮发电机组采用的是 YT 型机械液压调速器，由于有机械杠杆间的配合，转动套和针塞间隙的存在及主配压阀搭接量的存在，致使其反响速度慢、灵敏度低，在开、停机及并网经过中时间较长，一般为 3 10 min 才能并网发电，同时，机组事故甩负荷后，机组易过速飞车，给水轮发电机组造成危害。 机械离心飞摆在工作中，由于转动套间隙及主配压阀搭接量的存在，即便调速器接力器不动，调速器处于动平衡状态时，其工作油压也要被消耗，工作油压不降，工作压油泵就得启动，所以，在调速器不做任何调整时就消耗工作油压，使压油泵频繁启动，这也是该种机械离心飞摆式调速器固有的缺点，同时，也增加了设备的维护量及能源的消耗。针对此种调速器存在问题和缺点分析，有 3 个方面问题需要解决，一是压油泵频繁启动问题; 二是机组失控飞车，开、停机及并网速度慢，机组事故甩负荷易飞车; 三是电站无法实现微机自动化控制。压油泵频繁启动问题是此种调速器固有的缺点，是无法解决的。 油泵频繁启动，对电能的消耗，泵体的磨损以及电接点压力表控制回路的可靠性等，都带来极大的负作用。据统计，调速器压油泵启动最短的时间间隔为 15 min，最长的压油泵启动间隔为 30 min 左右。根据 15 min启动 1 次，则 1 d 要启动 96 次，对电站经济效益以及设备的维护量等都产生极大的负效应。 ( 2) 发电机励磁系统存在问题: 大河口水电站发电机组采用的是半导体硅整流方式，即可控硅励磁系统，其存在问题主要有两个方面。控制励磁电流的大小是由 十转电位器 来完成控制的，该电位器经过长期运行磨损，滑头经常接触不良，造成机组开机经过中，励磁系统启励建不了电压，或者造成机组励磁电流无法控制，同时，机组在开机时，发电机建电压的空载点很难把握，容易产生空载过电压，该种励磁设计有单调差环节，其缺点是无论如何改变接线，也不能作到励磁调差环节只反响机组的无功分量，所以，当水头波动变化，发电机的励磁电流也跟着变化，使机组的无功不稳定，假如水头发生大的变化时，励磁电流增加很多时，发电机组易过负荷，造成机组甩负荷跳闸。若无调差环节，两机组将争抢无功功率，即某台机组发很多无功，甚至造成过负荷，而另一台机组则发很少的无功，甚至使机组进行相运行，不能很合理分配无功功率，造成整个系统不稳定。 此种励磁方式以模拟信号来完成测量、比拟、放大、移相等等一系列控制，没有计算机通讯接口，电站不能实现完全的微机自动化，同时其检修及维护工作量较大。 1 3 电站电气设备所存在的问题 ( 1) 变压器存在的问题: 大河口水电站 2 台主变及 2 台厂 S7 变压器，与现前阶段生产的 S9 S10 系列变压器相差很多。由于变压器铁芯材质导磁率较低，涡流损耗较大，造成空载损耗较大，发电运行噪声很大，同时其直流电阻较大，致使变压器负载损耗较大。由于变压器的设计及制造工艺问题，使变压器多处漏油。经多年温度较高运行，使线圈绝缘老化较快，介质损失试验逐年增大。 ( 2) 电气设备开关存在的问题: 大河口水电站高压开关采用的是 SN。系列高压少油断路器，其开关的操作机构为 CD 型系列，其缺点如下: 维护量大，开关每年都得检修且密封性能差，经常漏 45#绝缘油，规范规定油开关满负荷跳闸 3 次，要求停电检修换油，否则，45#绝缘油变黑碳化后，造成开关爆炸，同时，在开关合闸时，电磁铁的动作电流，对电站的直流系统有较大的冲击，影响电站整体的安全运行。大河口水电站低压开关多采用 DW10 系列，其合闸机构不灵敏，容易发卡，在机构发卡时经常烧毁合闸线圈，其维护量较大。 2 建议和考虑 2 1 水轮发电机组的大修 首先在机组运行经过中尽量避免水轮机导叶在小开度下运行，在开机经过中应加快并网时间，机组并入电网后，导叶开度应在 70% 以上开度运行，当机组出力明显下降时，要及时检查水轮机的气蚀情况，如水轮机气蚀严重，在枯水季节布置机组进行大修。 发电机的集电环运行经过中，假如磁刷打火，讲明集电环不平，碳刷接触不好，或碳刷弹簧压紧度不够，应及时进行处理和和调整。同时，要及时清理碳刷粉末及油污，以防止碳刷打火造成引线等燃烧。 2 2 水电站辅助部分的建议 ( 1) 采用微机调速器替代以前的 YT 型机械液压调速器。 ( 2) 励磁系统技术改造及发展方向: 当前，发电机励磁系统较为先进的均为可控硅微机励磁系统。有恒电压/恒电流/恒 COS /恒无功运行方式 4 种选择功能。有自动调差功能。有空载过电压保卫功能。有甩负荷自动稳压功能。有低频过励限制功能。有低转速自动截止励磁电流功能。有逆变环节及励磁系统在 15% 机组额定电压下，就能够自励闭环运行。有计算机控制功能。 3 水电站电气设备技术改造及发展方向 3 1 变电力变压器 当前，新建电站的变压器均选择了 S9 S10 系列变压器。此系列变压器有如下特点: 变压器铁芯选择了高导磁材料，线圈选择较大的导线截面积以及先进的生产工艺，使变压器空载及负载损耗均较小。变压器的电气绝缘较高，到达 E 级 以上。变压器体积及噪音小，甚至采用全密封构造等。 3 2 电气开关设备 针对 10 KV 下面高压少油断路器，建议选用高压真空开关。此开关机械使用寿命 10 000 次，适用于频繁操作，开关整机体积小，操作合闸机构为弹簧储能机构，操作功率小，使用寿命长等优点。对于低压开关，建议选用 ME 或 CW17 开关，该开关克制了 DW10 空气开关所有缺点。