馮家山一級(jí)水電站增效擴(kuò)容改造電氣設(shè)計(jì)

/馮家山一級(jí)水電站增效擴(kuò)容改造電氣設(shè)計(jì)摘要：馮家山一級(jí)水電站現(xiàn)存的電氣一次設(shè)備老化嚴(yán)峻、二次設(shè)備智能自動(dòng)化水平較低，嚴(yán)峻影響了電站的平平穩(wěn)定運(yùn)行，文章在對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)電站增效擴(kuò)容改造內(nèi)容及電氣設(shè)備選型等內(nèi)容進(jìn)行了深化探討。關(guān)鍵詞：馮家山；水電站；增效擴(kuò)容；電氣改造中圖分類(lèi)號(hào)：TV74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2015）21-0005-021工程概況馮家山水庫(kù)是以澆灌為主，兼顧防洪、發(fā)電、供水、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水利工程。水庫(kù)樞紐工程位于寶雞市陳倉(cāng)區(qū)橋鎮(zhèn)鄉(xiāng)馮家山村下的千河河谷中。水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容4.13億m3，調(diào)整庫(kù)容2.86億m3，防洪庫(kù)容0.92億m3，死庫(kù)容0.91億m3，水庫(kù)限制流域面積3232km2，設(shè)計(jì)澆灌農(nóng)田136萬(wàn)畝。工程樞紐主要由攔河大壩、泄洪洞、溢洪洞、特殊溢洪道、輸水洞、電站工程等建筑物組成。主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。2電站電氣一二次的現(xiàn)狀2.1電氣一次現(xiàn)狀2.1.1主變壓器及水輪發(fā)電機(jī)變壓器型號(hào)：SJL1-3150kVA/35/6.3kV；額定容量：3150kVA；接線組別：Y，d-11；阻抗電壓：7.0%；功率因數(shù)：0.8。水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組型號(hào)：TSL260/42-24；額定容量：1250kW；額定電壓：6.3kV；額定電流：143.2A；功率因數(shù)：0.8；額定轉(zhuǎn)速：250r/min；效率：93.5%。2.1.2發(fā)配變電設(shè)備現(xiàn)狀馮家山水庫(kù)一級(jí)水電站安裝TSL260/42-24水輪發(fā)電機(jī)兩臺(tái)，接受手動(dòng)準(zhǔn)同期方式進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)母線電壓為6.3kV，通過(guò)一組TMY―80×10硬母線引至戶外1B主變壓器，同時(shí)用ZLQ21-10/50電纜送至2B主變壓器。該站從壩區(qū)124回路溢洪洞進(jìn)口變壓器（250kVA）低壓側(cè)取得電作為廠用電常用電源，另外在35kV母線側(cè)加裝一臺(tái)容量為80kVA變壓器作為廠用電備用電源。選用BZGN-1-20/220型鎳鎘蓄電池屏作為直流電源，同時(shí)用作全站的限制愛(ài)惜電源。選用兩臺(tái)KYN-10-06（D）高壓柜作為發(fā)電機(jī)出線限制柜；電壓互感器柜型號(hào)為KYN-10-44，兩臺(tái)主變6.3kV側(cè)進(jìn)線柜型號(hào)為KYN-10-14（D）和KYN-10-04，另外還有一臺(tái)連接一、二級(jí)站的6.3kV母線聯(lián)絡(luò)柜KYN-10-06（D）。35kV出線斷路器為DW8-35/600型。該站凹凸壓開(kāi)關(guān)柜及配電設(shè)備大部分為淘汰產(chǎn)品，并且已超過(guò)電氣設(shè)備的運(yùn)用壽命年限，應(yīng)予以更換。2.1.3電站廠用電水電站廠用電接受380/220V三相四線制供電系統(tǒng)，單母線接線。2.2繼電愛(ài)惜現(xiàn)狀2.2.1繼電愛(ài)惜配置馮家山水庫(kù)一級(jí)水電站水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器、線路繼電愛(ài)惜，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，主要包括：①水輪發(fā)電機(jī)：縱差?lèi)?ài)惜、低電壓閉鎖過(guò)電流、過(guò)電壓、失磁、過(guò)負(fù)荷、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地等。②主變壓器：縱差?lèi)?ài)惜、復(fù)合電壓過(guò)電流、瓦斯、溫度愛(ài)惜、過(guò)負(fù)荷、過(guò)勵(lì)磁、零序愛(ài)惜。③輸電線路：限時(shí)電流閉鎖電壓速斷；后備愛(ài)惜；過(guò)電流等。2.2.2同期直流勵(lì)磁系統(tǒng)同期裝置為手動(dòng)準(zhǔn)同期，操控繁雜。直流電源為鎘鎳蓄電池，蓄電池漏液嚴(yán)峻、維護(hù)困難，且配件不易購(gòu)置。勵(lì)磁系統(tǒng)接受直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁，勵(lì)磁方式落后、能耗大，運(yùn)用以后故障較多、并網(wǎng)困難，影響機(jī)組平安運(yùn)行。3增效擴(kuò)容改造內(nèi)容及電氣設(shè)備選擇3.1增效擴(kuò)容改造內(nèi)容結(jié)合馮家山水庫(kù)一級(jí)水電站電氣設(shè)備存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)，電氣一、二次設(shè)備進(jìn)行改造，并提高電站的綜合自動(dòng)化程度。改造只改造兩臺(tái)機(jī)組（1#、2#），具體包括以下幾方面：①依據(jù)水輪機(jī)出力，選擇更換原水輪發(fā)電機(jī)。②電站的高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行更換改造。③低壓配電屏及動(dòng)力限制箱更換改造。④電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（機(jī)組限制、開(kāi)關(guān)限制，機(jī)組、線路、變壓器愛(ài)惜）更換改造。⑤電站直流電源系統(tǒng)更換改造。⑥電站勵(lì)磁系統(tǒng)更換改造。⑦電站調(diào)速器限制系統(tǒng)更換改造。3.2電氣設(shè)備選擇3.2.1發(fā)電機(jī)選擇改造后發(fā)電機(jī)的性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7894-2001《水輪發(fā)電機(jī)基本技術(shù)條件》、GB/T755-2000《旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。改造后發(fā)電機(jī)主要參數(shù)：型號(hào)SF-K1250-20/2600；額定功率1250kW；額定電壓6300V；額定電流143.2A；額定轉(zhuǎn)速300r/min；效率96.0%；頻率50Hz；功率因數(shù)0.8。3.2.2主接線方式的確定馮家山渠首一級(jí)站主接線接受單母線接線方式，其中包括二級(jí)水電站并入接線。在二級(jí)電站改造時(shí)已經(jīng)把1B主變壓器及35kV側(cè)電氣全部更換，此次只對(duì)一級(jí)站0.4kV和6.3kV電氣設(shè)備和10kV變壓器（容量為1600kVA）進(jìn)行改造。3.2.3電站廠用電電站廠用電接受380/220V三相四線制供電系統(tǒng)，備用廠用電電源接自壩區(qū)124回路溢洪洞進(jìn)口變壓器低壓側(cè)，常用廠用電電源接自35kV廠用電低壓側(cè)母線（和二級(jí)站共用），廠用變壓器容量為200kVA（備用變壓器同時(shí)考慮二級(jí)站）互為冷備用，提高了水電站廠用電的牢靠性。3.2.4直流系統(tǒng)改造電站直流電源現(xiàn)接受老式BZGN-1系統(tǒng)鎘鎳蓄電池屏，蓄電池存在漏液嚴(yán)峻、維護(hù)困難等問(wèn)題。蓄電池爬堿嚴(yán)峻，接線端子大部分銹蝕。對(duì)電站直流電源必需更換改造，改造接受先進(jìn)的微機(jī)高頻開(kāi)關(guān)免維護(hù)直流電源裝置，裝置型號(hào)為GZDW，電池容量為100Ah。3.2.5變電站改造改造變電站的接線方案維持原接線形式不變，鑒于變電站大部分電氣設(shè)備年久老化，絕緣強(qiáng)度降低，事故率高，并且變壓器屬高耗能產(chǎn)品，故改造更換變電站全部電氣設(shè)備，內(nèi)容包括：主變壓器、廠用變壓器。2B主變：S11-1600kVA/10.5±2.5%/6.3kV。阻抗電壓：6.5%；結(jié)線組別：Y，d11。10kV隔離開(kāi)關(guān)：型號(hào)GW9-12/200-6.3kA；額定電壓12kV；額定電流200A；額定開(kāi)斷電流0.2kA；額定峰值耐受電流6.3kA。避雷器：型號(hào)HY5WZ-17/51；額定電壓51kV；殘壓134kV。發(fā)電機(jī)出線開(kāi)關(guān)柜：型號(hào)KYN28-12-04。①真空斷路器：型號(hào)VBG-12/630-25kA；額定電壓12kV；額定電流630A；額定開(kāi)斷電流25kA；額定峰值耐受電流50kA。②電流互感器：型號(hào)LZZBJ9-10；額定電流比200/5A；精確度級(jí)0.5/10P10。6.3kV母線PT柜：型號(hào)為ETY-J/X-7.2kV。①電壓互感器：型號(hào)JDZJKX-12；額定電壓6kV；額定電壓比：6.3//0.1//0.1/3kV。②高壓熔斷器RN2-12/0.5A。③避雷器：型號(hào)EAT-5D-8/600；額定電壓8kV；殘壓26.2kV。開(kāi)關(guān)柜，選用三臺(tái)型號(hào)為KYN28-12-58的開(kāi)關(guān)柜。①真空斷路器：型號(hào)VBG-12/630-25kA；額定電壓12kV；額定電流630A；額定開(kāi)斷電流25kA；額定峰值耐受電流50kA。②電流互感器：型號(hào)LZZBJ9-10；額定電流比200/5A；精確度級(jí)：0.5/10P10。發(fā)電機(jī)出口引線電纜的選擇：按最大長(zhǎng)期工作電流選用YJV型電纜，電壓等級(jí)10kV，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面為3×150mm2。廠用電配電箱柜：電站原低壓配電屏為開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，柜內(nèi)開(kāi)關(guān)、母線袒露安裝、操作平安性差，裝置外殼、二次接線端子銹蝕嚴(yán)峻，故障多、不能進(jìn)行正常運(yùn)行。依據(jù)電站實(shí)際，設(shè)計(jì)選用GGD2型溝通低壓配電屏和XL-21型低壓配電箱。3.2.6限制、愛(ài)惜、同期考慮該水電站屬于小型水電站，設(shè)計(jì)接受全套微機(jī)測(cè)量、限制、愛(ài)惜設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)組和閘門(mén)限制自動(dòng)化；其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸、故障錄波、運(yùn)行記錄等。①全廠監(jiān)控系統(tǒng)。接受計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，簡(jiǎn)化常規(guī)為輔的模式。監(jiān)控系統(tǒng)接受分層分布式全開(kāi)放系統(tǒng)，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。監(jiān)控系統(tǒng)由廠級(jí)計(jì)算機(jī)層和現(xiàn)地限制單元組成，現(xiàn)地限制級(jí)有LCU，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于機(jī)組，開(kāi)關(guān)站、公用設(shè)備等的實(shí)時(shí)監(jiān)控。LCU即作為全廠監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地限制層，向電廠上級(jí)上行發(fā)送采集和各種數(shù)據(jù)、事務(wù)信息，接受電廠級(jí)的下行叮囑對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，在上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)又能獨(dú)立工作。②繼電愛(ài)惜。接受微機(jī)愛(ài)惜，繼電愛(ài)惜裝置配置為：發(fā)電機(jī)：縱差?lèi)?ài)惜；復(fù)合電壓過(guò)電流愛(ài)惜；定子過(guò)電壓愛(ài)惜；定子過(guò)負(fù)荷愛(ài)惜；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地愛(ài)惜；發(fā)電機(jī)定子單相接地愛(ài)惜；水機(jī)愛(ài)惜。主變壓器：縱差?lèi)?ài)惜；復(fù)合電壓/過(guò)電流愛(ài)惜；低壓側(cè)過(guò)電壓愛(ài)惜；重瓦斯愛(ài)惜；輕瓦斯愛(ài)惜；油溫上升愛(ài)惜。35kV線路：過(guò)電流愛(ài)惜；單相接地愛(ài)惜。③同期。馮家山水庫(kù)一級(jí)水電站選用自動(dòng)準(zhǔn)同期和手動(dòng)準(zhǔn)同期，同期點(diǎn)設(shè)在發(fā)電機(jī)6kV出線真空斷路器處。微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期作為正常同期方式，手動(dòng)準(zhǔn)同期作為備用同期方式，全站設(shè)一套手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置。4結(jié)語(yǔ)馮家山一級(jí)水電站建于1992年，由于技術(shù)條件和設(shè)備條件等緣由，電氣設(shè)備現(xiàn)存老化嚴(yán)峻、機(jī)組效率不