抽水蓄能电站蓄能电厂调速器系统设备标准化技术规范书(专用部分).docx
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1、低压开关柜技术规范书(专用部分)蓄能机组调速器系统设备标准化技术规范书(专用部分)版本号:2022版V1.0中国南方电网有限责任公司2022年04月 知识产权声明南方电网公司拥有本作品的知识产权,未经南方电网公司书面许可,任何单位和个人不得擅自使用(包括但不限于复制、发行、转载、通过信息网络传播等),否则,南方电网公司将依法追究法律责任。Intellectual Property Rights StatementChina Southern Power Grid is the owner of the intellectual property rights of this work. Any
2、 person or organization shall not utilize (including but not limited to reproduce, distribute, transmit or disseminate through the internet) without the prior written permission of the owner and will be held legally responsible otherwise by China Southern Power Grid.本技术规范书对应的专用部分目录序号名称品类优化清单对应型号12 目
3、录1 工程概述32 型式和说明63 容量和时间设定74 性能要求85 功能要求96 电源137 产品148 维修和试验设备219 备品备件2210 专用工器具2211 工厂试验2212 现场试验2413 工厂图纸25蓄能电厂气系统设备标准化技术规范书(专用部分)一、 工程概述1.1 工程概况本技术规范书适用于南方电网调峰调频发电公司新建抽水蓄能电站机电设备标准化选型、设计、施工等内容,提出调速器系统相应的标准化布置、设备形式、型号、规格等参数。原则上在后续新建抽蓄机组在选型、设计、实施等环节中,各方(包括设计院、供货商、施工方等)应遵照执行。在实际执行中,如因机组结构、外部环境、技术创新等因素
4、影响需要调整优化的,各方应在设计联络阶段提出并充分讨论后,根据实际情况进行调整;但调整后的参数应尽量采用接口保持与原设计一致的方案进行。1.2使用条件本技术规范书适用于南方电网调峰调频发电有限公司地下厂房抽水蓄能电站调速器系统相关机电设备(按照四台300MW机组考虑。单机容量或机组台数有差异的,可根据实际情况适当调整)。为确保标准化成果有效提升现场设备质量及运维水平,后续执行过程中参建各方应对买方提出的机电设备标准化内容分析确认,确保标准化选择的设备满足现场需求。涉及分包供货的,承包方应组织与分包供应商协调沟通,确保相关产品按照买方标准化品类优化需求供货。1.3标准化策略原则上,调速器系统标准
5、化应首先满足GB/T9652.1“水轮机控制系统技术条件”、GB/T9652.2“水轮机控制系统试验”和IEC60308“水轮机控制系统试验”和IEC61362“水轮机控制系统导则”进行设计、制造和试验。调速器系统布置及设备的标准化,应按照以下四类原则进行考虑,优先执行第二、第三类标准化策略:第一类:结构一致型。设备的结构型式、数量配置一致,但不能实现互换。第二类:互换型。设备存在差异,但不同蓄能电厂之间可以实现互换,且基本不影响实际需求功能。如不同结构的阀门(如球阀或截止阀),接口尺寸一致,功能也可以满足相关需求,可以实现互换需求。第三类:通用型。设备可以实现不同蓄能电厂间互换,完全满足相互
6、需求。如不同品牌的同类阀门,接口、尺寸、功能等均一致,实现通用。第四类:唯一型。由于厂家保护等原因,只能采取某一厂家的唯一产品,不具备互换条件。1.4颗粒度标准化设备的颗粒度应结合系统结构,按照以下原则进行:1、 按照独立供货设备。如推力循环油过滤器整体。2、 按照检修单元。主要针对检修可能会拆卸检修的设备内部结构。如经常拆卸的过滤器滤芯、导叶轴套等。二、 型式和说明2.1 调速器应为比例、积分、微分调节规律为基础的数字式电液调速器即微机调速器。2.2 调速系统应包括数字式控制单元、电液执行机构、反馈装置、两套测速装置、过速保护装置、转速继电器、水头信号、压力油罐、集油箱、油泵、补气装置以及漏
7、油箱和附件等。微机调节器硬件平台、PLC、断路器、交流接触器、软启动器、电磁阀、继电器、电源装置、电液转换单元、油泵及电机、自动化元件等设备均应采用国际知名品牌产品,且需经买方审查批准。2.3 数字式控制单元和相应的电气回路插件布置在电气柜内。电液执行机构可集中安装在一个电液伺服柜内,也可以与其他设备安装在一起,但应设计合理,调试、操作、维护方便,并保证运行安全。电气柜、电液伺服柜、压力油罐、集油箱布置在水泵水轮机层。具体布置卖方应在厂房布置图上标出,并应得到买方批准。2.4 微机调速器采用冗余容错系统的微机调节器。冗余系统中的每一个通道,即从输入至输出以及电源,均应相互完全独立并采用相同配置
8、,在运行过程中,将其中一个通道退出时应不影响调速系统的正常工作,且退出的通道能进行停电检修。微机调速器各部分的电源和导叶接力器位移传感器均应冗余配置。调速器具有电气设备故障、电液转换元件故障、主配压阀发卡等自诊断功能。调速器微机调节器接受转速信号、水头信号、反馈信号、同期装置的频差信号、来自计算机监控系统的操作指令和参数给定指令;同时输出电信号经过放大后作用于受控液压系统来操作水泵水轮机导叶。2.5 调速系统应能满足对水泵水轮机实行自动控制和手动控制的要求。控制方式通过装在电气柜上的转换开关来选择,分手动、现地自动和远方三种方式。同时在电液伺服柜上,也能按手动方式进行控制。2.5.1 自动控制
9、。调速器应能根据外部指令进行水泵水轮机导叶开启、关闭、转速调节和出力调整,实现各种运行工况转换和稳定运行的自动控制。2.5.2 手动控制。在机组试验或其它情况下,运行人员应能通过电气柜面板上的控制装置手动操作水泵水轮机导叶开启和关闭。在电液伺服柜上能进行手动控制调试。2.5.3 运行中自动控制与手动控制方式切换,工作电源与备用电源切换,以及并联微机相互切换时,均不得引起扰动,导叶接力器开度变化不得超过全行程的1%。2.5.4 紧急停机电磁阀工作电源采用直流220V。电磁阀采用“失电停机”。紧急停机电磁阀至少应配有2对辅助接点引出。2.6 调速系统的油压装置应按6.4MPa压力等级设计。调速系统
10、操作用油采用L-TSA46透平油。油品质量标准见第01章。调速系统电液转换器、主配压阀、电磁配压阀、油泵组及机械柜等设备应设计集中在回油箱上。2.7 所提供的屏柜应方便设备的调试、操作和维护。屏柜底部应留有电缆和电缆导线进口。柜内应有引入导线的接线板和管路接口。仪表、指示灯、按钮应布置在屏柜的正面,且便于操作。电气屏柜还应满足第01章的有关要求。2.8 调速系统应具有良好的可维修性,方便维护、检查、检修与调试,能通过人机界面或利用微机对调速器的参数、控制逻辑进行实时监视和在线参数修改。所有提供的设备和装置都应满足规定的设备运输条件要求。三、 容量和时间设定调速系统应有足够的容量,以保证机组可靠
11、地开关导叶。在各种运行工况下、压力油罐内为最低操作油压(即事故油压)、水泵水轮机导水叶上作用着最大阻力矩时,水泵水轮机导叶接力器应在最短关闭时间内对接力器进行全行程操作。导叶接力器全行程开启时间应在15s100s内单独可调,全行程关闭时间应在8s150s范围内单独可调;导叶关闭速度应能实现分段调节整定,分段数应根据水力过渡过程计算结果确定。四、 性能要求4.1 静态特性调速器应有良好的静态特性。在接力器全行程范围内,频率对接力器位置的关系曲线应近似直线,其非线性度应不大于2%。4.2 动态特性调速系统应保证水泵水轮机在各种运行方式和所有允许的运行范围内稳定运行。在由本规范提供的资料所示的输水系
12、统和卖方提供的水泵水轮机组成的水力系统中,若机组能保持在下述范围内运行,则认为调速系统是稳定的。4.2.1 当发电电动机在空载额定转速下或在额定转速和孤网系统带持续负荷运行时,永态转差率整定在2%或以上,调速系统应能保证机组转速持续波动值不超过额定转速的0.15%。4.2.2 当机组在发电工况并入电网后带零到额定负荷间的任何负荷运行时,永态转差率整定在2%或以上,调速系统应保证机组出力持续波动值不超过额定出力的0.1%。4.2.3 在电网稳定频率时的实际功率与整定功率(用电测量)之间的偏差不超过额定功率的0.5%。4.3 调节品质4.3.1 机组甩100%额定负荷后,在转速变化过程中,超过稳态
13、转速3%额定转速值以上的波峰不超过2次。4.3.2 机组甩100%额定负荷后,从接力器第一次向开启方向移动起,到机组转速摆动相对值不超过0.5%为止所经历的时间,应不大于40s。4.4 接力器不动时间从负荷突变(10%15%额定出力)时刻起到导叶接力器第一次可测移动时间不得超过0.2 s。4.5 转速死区在额定转速和任何导叶开度下,未能引起导叶接力器位置发生可测移动的转速变化区不超过0.02%额定转速。导叶接力器能够反应的最小转速变化对额定转速的百分值定义为转速死区的一半。4.6 参数调整范围调节参数应满足机组稳定运行的要求并在下列范围内连续可调:4.6.1 永态转差率bp 0%10%4.6.
14、2 比例增益Kp 0.2104.6.3 积分时间常数Td1s50s4.6.4 微分时间常数Tv0s5s4.6.5 人工失灵区调节范围1%4.7 转速、出力调节范围4.7.1 转速调节范围10%4.7.2 出力调节范围0%115%4.7.3 开度限制整定范围0%110%对于并联控制方式的调速器,其比例增益Kp、积分增益Ki、微分增益Ko和有关参数除按上述参数折算外,卖方应提交所供调速设备的有关参数范围,并经买方审查。4.8 调速器电气部分温度飘移量折算到转速相对值不超过0.01%/,综合漂移量折算为转速相对值不得超过0.3%。五、 功能要求调速系统至少应具有下述功能,此处未提及而卖方认为是构成一
15、个完善的调速系统所应有的功能也应提供。5.1 控制功能调速器应满足不同扰动的控制要求,并且具备以下功能:5.1.1 快速频率跟踪功能。机组频率对电网频率快速跟踪,以便在开机过程中缩短并网时间。机组转速达到95%时,投入跟踪器。5.1.2 频率稳定功能。使机组频率自动保持在给定频率,其波动值在本节规定的范围内。5.1.3 出力调整功能。调整机组出力在规定范围内并保持在给定值,其波动值在本节规定的范围内。5.1.4 应满足电站有功功率成组调节功能。5.1.5 机组快速调节要求(1) 为满足机组快速启动要求,调速器应根据水头参数分段开启导叶。(2) 在机组出力调整时,调速器应根据经验参数及水头,分段
16、调节出力,第一段快速调节,之后投入PID调节。5.2 寻优功能当水泵水轮机在水泵工况运行时,根据转轮前后压力差或扬程调节导叶开度使机组在相应扬程的最高效率和最小振动下运行。当频率在正常范围以外时,在任何运行工况下,根据扬程和电网频率控制导叶开度,以避开不稳定区,并将空蚀损坏减到最小。在水轮机工况开机时,应能根据净水头自动确定最佳的相应空载开度,以加快并网。并网后可根据净水头和功率整定值控制导叶开度,以实现最高效率要求。5.3 自适应功能调速器应具有较强的自适应能力以提高调节品质。调速器应根据导叶开度、有效水头、机组出力所反映的运行工况自行调整调节参数和/或控制结构,以实现在任何工况下均能以相应
17、的最优参数和最佳控制结构参与调控。5.4 开停机调速器应能在下述情况下以适当的方式开停机:5.4.1 正常开停机调速器应能配合计算机监控系统,从现地或远方进行机组的正常开停机。5.4.2 事故停机当机组以水轮机方式运行时,根据机组事故信号,自动装置发出的停机命令或计算机监控系统的指令关导叶至零开度。当机组以水泵方式运行时,根据机组事故信号,自动装置发出停机命令或计算机监控系统的指令关导叶至零开度。由机组断路器跳闸或紧急停机电磁阀动作引起的停机,调速器应根据机组运行方式以适当的规律关闭导叶以满足本章第01节调节保证条款提出的保证值,卖方应提供满足输水系统过渡过程要求的关闭规律并提供买方修改关闭规
18、律的条件。调速系统的导叶控制回路设计有 “失电关闭”的液压控制回路,以保证安全。紧急停机电磁阀采用失电动作原理,不同电源供电。电磁阀应采用24VDC电源供电。具体设计在设联会讨论。5.5 在线自诊断功能和容错功能调速器应具有下述在线自诊断功能和相应的容错功能,并且以适当的方式明确指示故障:5.5.1 数/模转换器和输出通道故障诊断;5.5.2 模/数转换器和输入通道故障诊断;5.5.3 反馈通道故障诊断;5.5.4 液压伺服系统故障诊断;5.5.5 程序出错和时钟故障诊断;5.5.6 CPU和总线诊断;5.5.7 CPU卡件诊断;5.5.8 控制设备故障和测量信号出错诊断;5.5.9 事故切机
19、回路故障诊断;5.5.10 操作出错诊断。5.6 离线自诊断及调试功能调速器应具有下述离线自诊断和调试功能:5.6.1 数据采样系统的精度检查;5.6.2 数字滤波器的参数检查和校正;5.6.3 调节参数检查;5.6.4 程序检查;5.6.5 修改和调试程序。5.7 保护功能调速器应具有下述保护功能:5.7.1 故障保护。如果调速系统的故障性质仍允许机组继续运行或当测速信号消失时,调速器应保持机组原运行状态并且不影响机组正常和事故停机,同时将故障信号送往电站计算机监控系统,故障消除后自动平稳地恢复工作。5.7.2 速度检测和保护。调速器应对机组从静止到最大飞逸转速的全部转速变化范围进行监测,并
20、根据设定的转速值对越限做出保护性反应,同时经逻辑输入/输出接口输出越限信号。当机组并网运行时,机组测频信号中断应自动切换到电网测频通道,保持调速系统正常运行,并发出故障报警信号。过速、欠速保护动作设定值和其他转速设定值或调整范围及作用如下:nr额定转速(1) 上越限动作过速保护 110%150% nr调速器失灵保护(作用紧急停机) 100%120% nr(2) 下越限动作水泵工况失电保护 80%100% nr自动准同期装置投入 80%100% nr励磁投入 80%100% nr电制动投入 30%60% nr机械制动投入(电制动失效) 10%30% nr机械制动投入(配合电制动) 3%10% n
21、r此外,卖方认为需要时,可增设其它转速信号输出。5.7.3 加速度检测和保护。调速器应对机组开机过程中的转速、加速度进行监测,并根据设定的加速度值对越限作出保护性反应,同时经逻辑输入/输出接口输出越限信号。5.7.4 调速器的安全停机措施调速器主备用电源消失后,调速器仍应能正确动作,保证机组安全停机,并发出报警信号。调速器的紧急事故停机电磁阀应采用失电动作于事故停机,以保证机组安全停机,并发出报警信号。5.7.5导叶控制等关键回路应采用双回路冗余控制,以保证设备安全和运行可靠性,具体方案在设计联络阶段讨论确定。5.7.6 开度信号失效的保护 每个导叶接力器应设置两个导叶开度检测装置,在主用开度
22、信号失效的情况下,能够实现主备用自动切换,确保机组安全运行。5.7.7 一次调频功能调速系统应具备一次调频功能。在机组发电运行过程中,当电网频率变化超过调节系统的频率(转速)死区时,调节系统应根据频率静态特性(调差特性)所固有的能力,按整定的永态转差率自行改变导叶,从而引起机组输出功率的变化,进而影响电网频率的调节。当一次调频动作时,调速器应能自动记录一次调频相关数据及波形。六、 电源6.1 发电电动机电流互感器二次侧额定电流1A。发电电动机电压互感器二次侧额定电压100V。6.2 两路直流由电站直流电源系统供给,电源参数见第01章第01节4.1条。6.3 交流取自电站厂用电系统,电源参数见第
23、01章第01节4.1条。6.4 如采用其它电压等级,卖方应提供电源变换装置。七、 产品 7.1 微处理机7.1.1 微处理机应采用能在工业环境中使用的高可靠性、低功耗,抗干扰性能强的32位及以上的PLC或工业用微机,其平均无故障时间应大于100000h。其运算速度应与合同所规定的相适应。如采用PLC控制,则其设备选型和技术性能应满足第01章第12节19款的要求。7.1.2 微处理机应有足够的存储容量,留有50%以上的备用余量。7.1.3 调速器至少有一个数字通信口与计算机监控系统通信和一个编程调试口。调速器与相应的机组LCU的数字通信采用现场总线技术,拟在Profibus-DP、Modbus或
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