某水電站電氣一次設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　某水電站電氣一次設(shè)計(jì)分析</p><p>　　【摘要】：本文主要討論高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式在水電站中的運(yùn)用和實(shí)際效果。并對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行了討論，解決這幾個(gè)問題可以有效提高水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】高壓限流器熔斷保護(hù)裝置 單相接地 計(jì)算機(jī)監(jiān)控 </p><p>　　中圖分類號(hào)

2、：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　0引言 </b></p><p>　　中小型水電站現(xiàn)在還是中西部地區(qū)的供電主力，我國西部目前的供電現(xiàn)狀是以中小型的水電站為主。這是由中西部的地理環(huán)境所決定的，由于西部地區(qū)海拔高、落差較大，而水量又比較豐沛，所以基本每條河流都會(huì)有水電站，而這些水電站的供應(yīng)半徑基本就是方圓幾個(gè)村鎮(zhèn)，下面我們就具體討

3、論中小型水電站的電氣設(shè)計(jì) </p><p>　　高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置 </p><p>　　SP-JFUR高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置是開發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品。JFUR適用于3～35KV電力系統(tǒng)中具有較大短路容量的線路和廠用變壓器，勵(lì)磁變壓器的回路。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，可在1～2ms之內(nèi)高壓限流熔斷器FU快速熔斷，實(shí)現(xiàn)截流。JFUR與負(fù)荷開關(guān)組合時(shí)，F(xiàn)U本身所帶的撞擊器直接動(dòng)作負(fù)荷開關(guān)，使其

4、跳閘，避免缺相運(yùn)行。JFUR與斷路器組合時(shí)，由FU所帶的微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)項(xiàng)斷路器發(fā)出聯(lián)動(dòng)命令。高能氧化鋅電阻R將熔斷器中的電弧電流轉(zhuǎn)移到自身并吸收磁能，導(dǎo)通弧壓，把開斷時(shí)的過電壓限制在設(shè)備絕緣允許范圍以內(nèi)。 </p><p>　　這個(gè)裝置有以下特點(diǎn)：第一快速性：本裝置可在短路電流上升到峰值之前2ms內(nèi)快速截流，通常水電站的設(shè)計(jì)和改造中高壓熔斷器限制電流一般需要2.5ms左右。3～4ms內(nèi)切除故障，三相電流持續(xù)時(shí)間不超

5、過6ms；第二限流性：截流值控制在最大短路沖擊電流的20%，大大提高了系統(tǒng)和電力設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定余度。同時(shí)由于I2t大大降低，使熱穩(wěn)定余度提高200倍以上，降低了設(shè)備投資費(fèi)用，延長了設(shè)備使用壽命；最后分?jǐn)嗄芰?qiáng)，可靠性高：開斷電流可達(dá)160KA，高能氧化鋅壓敏電阻吸能容量大于1000KJ。由于FU的熔斷是由其物理特性決定，不存在拒動(dòng)和誤動(dòng)現(xiàn)象，大大提高了設(shè)備的安全可靠性。Fu的時(shí)間-電流特性圖1 </p><p>　

6、　圖1 fu時(shí)間-電流特性曲線 </p><p><b>　　2中性點(diǎn)接地方式 </b></p><p>　　中性點(diǎn)接地系統(tǒng)分為三種：TN、TT、IT。過去我國一般都采用消弧線接地，近年來國內(nèi)新建的一批水電站中大部分都采用了高阻接地的方式。消弧線圈接地在發(fā)電機(jī)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以不斷開發(fā)電機(jī)開關(guān)，只發(fā)信號(hào)就可以由操作人員解決故障。在并網(wǎng)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)如果發(fā)生了單相

7、接地故障發(fā)電機(jī)單相接地的狀態(tài)過電壓值＜2.6，不會(huì)破壞發(fā)電機(jī)絕緣，同時(shí)由于經(jīng)消弧線圈綜合的接地電流很小，滿足國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，因此發(fā)電機(jī)才不用跳開關(guān)。低壓側(cè)最大短電路電流折算到高壓側(cè)的值對(duì)應(yīng)的FU熔斷時(shí)間一般是1秒。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)間【2】選用單相環(huán)氧干式變壓器作為高壓長用變壓器，同時(shí)高昌變高壓側(cè)設(shè)計(jì)為與發(fā)電機(jī)出線相同的離相封閉母線，這樣從根本上解決了高廠變高壓側(cè)的相間短路和母線的相間短路問題。 </p><p>　　

8、圖2所示為中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)示意圖，這種系統(tǒng)中性點(diǎn)始終保持為地電位。正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓為相電壓，中性點(diǎn)無電流通過；如果該系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，因系統(tǒng)中出現(xiàn)了除中性點(diǎn)外的另一個(gè)接地點(diǎn)，構(gòu)成了單相接地短路，如圖2所示，單相短路用符號(hào)ｋ（１）表示，線路上將流過很大的單相短路電流Ｉ（１）ｋ ，各相之間電壓不再是對(duì)稱的。但未發(fā)生接地故障的兩完好相的對(duì)地電壓不會(huì)升高，仍保持相電壓。因此，中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中的供用電設(shè)備的相絕緣只需按相

9、電壓來考慮，從而降低了工程造價(jià)。由于這一優(yōu)點(diǎn)，我國１１０ｋＶ及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點(diǎn)直接接地的方式。在低壓配電系統(tǒng)中，三相四線制的ＴＮ系統(tǒng)和ＴＴ系統(tǒng)也都采取中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)。有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)安全性和經(jīng)濟(jì)性，首先故障發(fā)生時(shí)保護(hù)裝置會(huì)立即切除，因?yàn)橄到y(tǒng)的單相接使得在故障下立即變成單相短路，保護(hù)了電路；其次是經(jīng)濟(jì)性，其裝置比較簡單、方便，且在任何情況下都不會(huì)因?yàn)橹行渣c(diǎn)電壓升高而使系統(tǒng)單相接是電網(wǎng)產(chǎn)生過

10、壓問題，從而增加了無功功率。其缺點(diǎn)是該系統(tǒng)供電可靠性差，因?yàn)橄到y(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)由于繼電保護(hù)作用使故障線路的斷路器立即跳閘</p><p>　　圖2中性點(diǎn)經(jīng)消狐線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障圖 </p><p>　　3微機(jī)型縱差保護(hù)TA二次短線保護(hù)閉鎖 </p><p>　　TA二次斷線的可能性很小，但是在電流差動(dòng)的保護(hù)中，為了提高安全性，一般都有TA二次斷線判據(jù)，并根

11、據(jù)判據(jù)結(jié)果以及裝置自身控制字訣定是閉鎖還是開放保護(hù)。目前國內(nèi)防止TA二次斷線的方法一般有兩種：一是提高差動(dòng)門檻值，差動(dòng)門檻值一旦提高，意味著保護(hù)裝置給運(yùn)行人員發(fā)出了警報(bào)信號(hào)，運(yùn)行人員就會(huì)盡快消除安全隱患。二是在差動(dòng)保護(hù)裝置中設(shè)置啟動(dòng)元件，這樣我們能通過啟動(dòng)元件來防止TA斷線引起的誤動(dòng)，并由此得出TA斷線的盤踞而對(duì)其進(jìn)行保護(hù)處理，同時(shí)只有兩側(cè)的啟動(dòng)元件都啟動(dòng)，差動(dòng)元件才能出口，該方法目前在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，實(shí)踐證明這有效的防止了TA異

12、常引起的差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。 </p><p>　　進(jìn)水門快速門落門控制回路 </p><p>　　水電站進(jìn)水口快速門是機(jī)組過速保護(hù)的最后一道防線.目前我國事故快速門的控制現(xiàn)狀不盡如人意，跟國際上的標(biāo)準(zhǔn)水電站有差距：首先是結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)的不合理，我國多數(shù)水電站的事故快速門都是“一控多的模式”，即以一套事故快速門控制系統(tǒng)控制多個(gè)甚至是整個(gè)事故快速門，這樣導(dǎo)致的后果就是在發(fā)生事故或故障時(shí)，事故快速門控

13、制系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)到達(dá)各個(gè)事故快速門需要浪費(fèi)不少時(shí)間，而且監(jiān)控系統(tǒng)也不能詳盡了解所有進(jìn)水門的信息，無法具體監(jiān)控到進(jìn)水門的信息將直接影響到事故快速門液壓動(dòng)力的監(jiān)控，這樣當(dāng)洪峰來時(shí)，進(jìn)水門的水壓陡增會(huì)釀成更大的事故。另外“一控多的模式”也不能每臺(tái)機(jī)組都接入專門的LCU，而只能接入公共的LCU，因此這套控制系統(tǒng)可靠性不高。因此為了保證安全性、可靠性和穩(wěn)定性，在水壩上采用獨(dú)立于發(fā)電站內(nèi)的交流電源很有必要，萬一發(fā)電站內(nèi)突發(fā)什么事故也可以保證機(jī)組進(jìn)水

14、口事故快速門回落，這樣就不會(huì)引發(fā)更大的事故；還可以多設(shè)計(jì)一個(gè)副事故快速門，平常可以走主門，有突發(fā)情況時(shí)可以啟用副事故快速門。 </p><p>　　5計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與水車保護(hù) </p><p>　　中小型水電站由于資金的問題，不能采用大型的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但是智能監(jiān)控系統(tǒng)在中小型的水電站起著相當(dāng)重要的作用。一般是用來，數(shù)據(jù)的采集、測量、和監(jiān)控【3】。通過對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯判斷和分析自動(dòng)調(diào)節(jié)出口的

15、推力、上島、下導(dǎo)、油壓裝置中的油壓等模擬量的跳閘停機(jī)越限值。 </p><p><b>　　6結(jié)語 </b></p><p>　　近年來隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，同時(shí)伴隨著我國煤炭資源的日益枯竭，水電正逐漸成為取代火電成為我國供電的第一大能源，特別是三峽水電站的建成更是加速了這種趨勢。我國水資源豐富，水能原含量也相當(dāng)可觀，在一些地勢落差大的地區(qū)，水能源尤其豐厚，但是水能

16、豐富的地區(qū)一般都位于我國的西部地區(qū)，導(dǎo)致水能利用率還占不到水能暈含量的1%，這是多么大的財(cái)富損失啊，近年來隨著我國的西部大開發(fā)的逐漸深入，在祖國的西部地區(qū)特別是川藏云貴等高原地區(qū)，投資新建成了一批中小型的水電站，有效的緩解西部地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的供電壓力，但是這還不夠，至今西部許多地區(qū)仍然在供電方面不足，有的地區(qū)更是一年中有半年是沒有電供應(yīng)，我們應(yīng)加快水電建設(shè)的步伐，爭取早日讓那些還不能穩(wěn)定用上電的西部地區(qū)的人們有穩(wěn)定的供電。 &

17、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]戈東方，等.電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2010 </p><p>　　[2]王冰，楊德曄.中國樹立發(fā)電工程機(jī)電卷[M]北京：中國電力出版社，2009 </p><p>　　[3]王維儉.電氣設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京