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2600万m3，总装机容量为1260kW，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10kV农电网，在设计时并未考虑到10kV电网电压在10kV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3～10min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15min，最长的压油泵启动间隔为30min左右。根据15min启动1次，则1d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。①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。②由于变压器的设计及制造工艺问题，使变压器多处漏油。③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:①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。②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。①有恒电压/恒电流/恒COS/恒无功运行方式4种选择功能。②有自动调差功能。③有空载过电压保卫功能。④有甩负荷自动稳压功能。⑤有低频过励限制功能。⑥有低转速自动截止励磁电流功能。⑦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。⑧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:①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。②变压器的电气绝缘较高，到达E级以上。③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