安防之家讯：cript>摘要电力系统突然解列，操作电源随即消失，给机组控制、事故照明、机组起励等带来的影响，是水电站复式整流型操作电源设计中尚未解决的技术难题。根据木瓜山水电站的实际，提出了利用永磁机弥补上述缺陷的改进设计方案，具有设计简洁、投资省、维护方便等特点，并提高了水电站机组的运行可靠性。关键词水电站解列操作电源起励1存在的问题复式整流装置具有投资少、效率高、维护简便等特点，在小型水电站设计中，广泛采用其作为电站的操作电源。但复式整流装置常常受到发电机励磁方式和自动化程度的限制，可靠性相对较差。如隆回县木瓜山水电站装机4＊1000kW，采用YT－600型机械调速器，测频元件为永磁机，且与发电机同轴运行，其1－2号机组设计为复式励磁，3－4号机组设计为可控硅励磁，并外接起励电源，全站的操作电源设计为复式整流装置，进水闸阀为手动／电动操作，机组采用油压手动刹车。在10多年的实际运行中，由于受设计上的局限，常常出现如下问题：（l）系统因故突然解列，电站的运行机组本该立即跳闸，可有时机组的油开关未能跳开。（2）系统如果在晚上发生解列，电站的厂用电随即消失，厂房一团漆黑，值班人员难以及时对故障进行处理。（3）由于3－4号机组为可控硅励磁，其起励电源总是要从其他机组获得，即要待其他某台机组开动后，3号（或4号）机才能获得起励电源，再升压运行。过去一些水电站，为了配合提高运行可靠性，有的特意另设一套备用电源（如蓄电池组），有的还另外安装一台小容量机组，以弥补使用复式整流型操作电源存在的缺陷，来满足水电站各种工况下的运行操作。但这些补充设计不仅增加了工程造价，而目还增加了设备的维护工作量。2改进方法由于复式整流型操作电源不能全部满足水电站对直流系统的技术要求，厂用电突然消失，使得操作电源中断，给电站保护控制、厂房事故照明、机组关闸刹车等带来了一定的影响，迫切需要在设计上给予完善和改进。2．1基本原理在正常情况下，利用复式整流装置作为水电站的操作电源；在与系统解列后的其他情况下，利用永磁发电机引出一路电源，经整流后提供给操作母线，作为事故电源。由复式整流和永磁机整流获得的两种电源，通过改进设计实现自动切换，并在任何情况下，均能给机组提供起励电源。当机组与系统突然解列时，只要不是水力机械事故，调速器能自动关闭“空载”，值班人员将其切至“手动”方式下运行，可以获得较长时间的操作电源；退出飞摆电机后，还能增加永磁机的短时可用功率。根据上述原则和木瓜山水电站的实际，对原典型设计图做了一些改进（见图1）。在正常情况下，操作电源从厂用电经复式整流获得，由于二级管的反向特性，整流板IZ不导通，且接触器C在断开位置，永磁机不带额外负荷；在其他情况下，操作电源从运行的永磁机获得：（1）当系统突然解列时，厂用电消失，低电压继电器l－2YJ对动作，去起动接触器C，某台永磁机电源经转换开关ZK、整流变cript>压器B、整流板IZ自动切换供给操作母线，充当事故电源；（2）在机组静止时开机，如果系统有电，则只要按住QA，起动接触器C，经2Z给某台机组起励；如果系统无电，则只要开动机组达到一定转速时，接触器自然起动，给操作母线提供电源，也给某台机组提供起励电源，倘若永磁机容量不能同时满足操作母线和机组起励的负荷需求，可在IZ前设一切换开关CK，起励时暂时退出操作母线负荷，完成后即可恢复厂用电。为了可靠，平时CK放在投入位置，ZK投放在运行的某台永磁机电源上。由于在正常情况下接触器C断开，永磁机并未投入到操作电源回路中来，只是做好准备，一旦与系统解列，永磁机则通过改进的设计回路自动投入事故操作电源和事故照明电源。起到了一机多用的效果。2．2主要元件及参数2．2．l整流变压器从原理图中可以看出，整流变压器B承担操作电源和起励电源两大任务。为了使操作电源获得较好的波形，设变压器绕组接线为Δ／Y，且采用三相桥式整流，根据公式UD＝1．35UL式中UD——整流后直流输出电压；UL——交流电源线电压。用上式来确定变压器的电压比，如水电站永磁机输出电压为交流380V，操作电源的电压为直流220V，发电机的外接起励电源为直流20V，按上式计算，得操作电源的线圈电压和起励线圈的电压，即UL1＝220/1.35＝163（V）UL2＝21／1.35＝15（V）考虑到制造和裕度，变压器的变比可设计为380V／（18－15）V，二次侧的两个抽头，其180V抽头接2Z，去操作母线；15V抽头接2Z，去机组外接起励回路。对于采用YT型调速器的水轮发电机组，永磁机的输出功率较大，除去调速器飞摆电机消耗的功率外，永磁机的剩余功率一般均能满足小型水电站短时操作电源的负荷需求，为了确保永磁机的原有负荷设备在各种工况下不受影响，变压器容量设计，原则上按永磁机剩余功率的90％来确定。因其容量不大，设为干式变压器。2．2．2其他元件选择(1)整流板。每块由6只Th极管组成，在复式整流电源消失的情况下承担操作电源整流和机组起励整流，正常情况下承担来自直流操作电源的反向电压，选二极管型号为2CZ－5A/600V。（2）低电压继电器。在厂用电消失或故障使厂用电的电压低于50％时，继电器动作，选DJ－132型，取返回系数为1.25。(3)接触器。接通永磁机电源回路用，选CJ10－10型。（4）按钮。按通接触器线圈回路用，选LA2型。（5）转换开关。起转换永磁机电源的作用，选HZ10－10s／3型开关或自行装配。（6）切换开关。投入或退出永磁机整流电源用，选HZ10－10／2型。cript>(7)起励开关。1－2QK，机组起励用，选HZ10－10／2型。（8）导线。主回路采用6mm2铜芯绝缘线，其他回路采用1.5mm铜芯绝缘线。2．3元件布置整流变压器、整流板、切换开关、起励开关布置在原整流屏内；低电压继电器、接触器、转换开关和按钮等元件集中布置在公用屏。3应用效果这种改进设计装置投资仅千元，于1994年在木瓜山水电站投入实际运行。通过近5年来的10多例系统突然解列、30多例机组起励开机的实践，成功地实现了操作电源在事故情况下的自动切换，因而提高了机组保护动作正确率，由于有了事故照明和事故信号指示，缩短了事故处理时间，为防止事故发生和避免事故恶化起了重要作用，弥补了单纯使用复式整流装置作为操作电源所存在的某些缺陷，体现出设计简洁，动作可靠，投资省，维护少等特点。作为复式整流型操作电源的改进设计，其主要元件永磁机毕竟受到运行机组的制约，仍难以全部满足电站在特殊工况下的各种运行操作要求，如对永磁机因故突然同时承担飞摆电机负荷和全站直流负荷，在突变过程中引起永磁机和调速器的可靠性下降问题，对系统出现低电压过流事故，导致机组转速下降，永磁机电压下降，将给这种改进设计的可靠性带来多大的影响问题，还有待进一步分析解决。
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