向家壩電站主變倒掛運(yùn)行時(shí)冷卻水供水方式研究

楊朝磊，吳洪飛，李 濤，解浩兵

（向家壩水力發(fā)電廠，四川 宜賓 644612）

1 設(shè)備概述

向家壩電站共有8臺(tái)主變壓器，左右岸電站各4臺(tái)，2臺(tái)備用主變，左右岸電站各1臺(tái)；機(jī)組和主變壓器采用單元接線方式。主變額定容量均為890 MVA，右岸主變壓器額定電壓為550 kV/23 kV(左岸550 kV/20 kV)，制造廠家均為天威保變公司，采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷方式。每臺(tái)主變?cè)O(shè)有6臺(tái)冷卻器，其中1臺(tái)備用，布置在主變端部左側(cè)（面向主變高壓側(cè)）；冷卻器的工作水壓為0.1～0.3 MPa，每臺(tái)冷卻器的冷卻容量為500 kW，供水量70 m3/h。冷卻器采用湖南東屋公司的強(qiáng)油水冷卻器。

機(jī)組技術(shù)供水采用單機(jī)單元自流減壓供水方式，每臺(tái)機(jī)設(shè)置1個(gè)蝸殼取水口，分兩路過濾減壓后引至本機(jī)組和機(jī)組供水聯(lián)絡(luò)總管。另每2臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套壩前取水作為備用，經(jīng)過濾減壓接至機(jī)組供水聯(lián)絡(luò)總管。

機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備電源來自技術(shù)供水聯(lián)合控制柜，控制柜電源取自機(jī)組自用電II段。壩前取水系統(tǒng)相關(guān)系統(tǒng)電源取自公用供水控制箱，控制柜交流電源取自右岸公用供電44P I段。

技術(shù)供水系統(tǒng)的主要供水對(duì)象有：發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承、發(fā)電機(jī)空冷器、發(fā)電機(jī)推力下導(dǎo)聯(lián)合軸承、水輪機(jī)導(dǎo)軸承、主變壓器、調(diào)速器油壓裝置冷卻水、主軸密封備用水源、消防備用水源、公用設(shè)備備用水源和空調(diào)冷卻器備用水源等。右岸TAH機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)減壓閥、各主要冷卻用戶額定水流量如表1所示（供水裕量170 m3/h左右）。

主變油冷卻器冷卻供水根據(jù)機(jī)組技術(shù)供水方式和主變供水要求而定，可以由相應(yīng)機(jī)組技術(shù)供水提供，也可以從供水聯(lián)絡(luò)總管上取水。如圖1所示。

表1 主要冷卻用戶額定水流量

2 主變倒掛運(yùn)行時(shí)冷卻水供水方式選擇分析

由于向家壩電站廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，在機(jī)組停機(jī)或檢修時(shí)，要求對(duì)應(yīng)主變壓器倒掛于系統(tǒng)運(yùn)行，為對(duì)應(yīng)廠用電母線提供電源。此時(shí)，技術(shù)供水系統(tǒng)要繼續(xù)供水以供冷卻主變，其供水方式有三種：

2.1 供水方式一：由本機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)供水

此方式是機(jī)組停機(jī)時(shí)，機(jī)組引水系統(tǒng)上游門未落，機(jī)組蝸殼取水口201閥開啟，技術(shù)供水系統(tǒng)仍處于運(yùn)行狀態(tài)，主變壓器冷卻水通過電動(dòng)閥DF3提供。由于主變倒掛一般發(fā)生在冬季枯水期，為合理利用水源，可以將電動(dòng)閥DF4關(guān)閉。其供水方式如圖2中箭頭所示。

此方式要求本機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)和上游門開啟狀態(tài)，特別適用于本機(jī)組處于備用狀態(tài)時(shí)采用。當(dāng)本機(jī)組需開機(jī)時(shí)，不需要進(jìn)行特別的供水閥門操作就可以馬上進(jìn)行開機(jī)，不會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)供水方面的原因而延遲開機(jī)時(shí)間。

圖1 技術(shù)供水系統(tǒng)簡圖

圖2 技術(shù)供水方式一示意圖

2.2 供水方式二：通過相鄰機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)供水

在本機(jī)組停機(jī)或檢修時(shí)，機(jī)組引水系統(tǒng)上游門落下或技術(shù)供水系統(tǒng)檢修時(shí)，相鄰其它機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)在運(yùn)行，此時(shí)可以開啟與供水聯(lián)絡(luò)總管的連通閥DF10對(duì)主變冷卻供水。為防止影響本機(jī)組其它供水管道設(shè)備，應(yīng)將本機(jī)組DF3關(guān)閉。其供水方式如圖3中箭頭所示。

此方式不受本機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)狀態(tài)的限制，但為了保證冷卻水供水的裕量，一臺(tái)機(jī)組只能供應(yīng)1臺(tái)倒掛運(yùn)行主變的供水，取水應(yīng)取自技術(shù)供水系統(tǒng)處于備用的機(jī)組,緊急情況可取自運(yùn)行機(jī)組。此方式僅適用于本機(jī)組技術(shù)供水及壩前取水系統(tǒng)均處于檢修狀態(tài)時(shí)采用。

圖3 技術(shù)供水方式二示意圖

如果本機(jī)組在備用時(shí)采用此方式，當(dāng)需開機(jī)時(shí)，需要對(duì)相鄰機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)閥門操作（關(guān)DF10、開DF3）后才能開機(jī)。

2.3 供水方式三：通過壩前取水口供水

在本機(jī)組停機(jī)或檢修時(shí)，機(jī)組引水系統(tǒng)上游門落下或技術(shù)供水系統(tǒng)檢修時(shí)，打開壩前取水口管路的相應(yīng)閥門對(duì)供水聯(lián)絡(luò)總管充水，然后在開啟與供水聯(lián)絡(luò)總管的連通閥DF10對(duì)主變冷卻供水。同樣，此時(shí)也應(yīng)該關(guān)閉DF3。其供水方式如圖4箭頭所示。

此方式不受本機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)狀態(tài)的限制，可以滿足多臺(tái)倒掛主變的冷卻水用量需求。如果本機(jī)組在備用時(shí)采用此方式，當(dāng)需開機(jī)時(shí)，需要對(duì)本機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)閥門操作（關(guān)DF10、開DF3）后才能開機(jī)。

圖4 技術(shù)供水方式三示意圖

3 各方式比較選擇

方式一對(duì)本機(jī)組的狀態(tài)有較高要求，有利于快速開機(jī)，適用于機(jī)組處于備用時(shí)采用。

方式二對(duì)本機(jī)組狀態(tài)的要求不高，但主變倒掛的臺(tái)數(shù)受一定限制，適用機(jī)組處于檢修且少量主變（如1臺(tái)）倒掛運(yùn)行，且本機(jī)組技術(shù)供水及壩前取水系統(tǒng)均處于檢修狀態(tài)時(shí)采用。同時(shí)存在對(duì)聯(lián)絡(luò)總管進(jìn)行充水，所需時(shí)間長的問題。

方式三同樣對(duì)本機(jī)組狀態(tài)的要求不高，主變倒掛的臺(tái)數(shù)不受限制，但首次供水時(shí)對(duì)壩前取水管路的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作，對(duì)聯(lián)絡(luò)總管進(jìn)行充水，所需時(shí)間較長。適用于有機(jī)組檢修且連續(xù)較長時(shí)間有多臺(tái)主變倒掛運(yùn)行時(shí)采用。

在電站蓄水運(yùn)行初期，由于水庫蓄水位不能達(dá)到正常蓄水位（汛期370 m，非汛期380 m），壩前取水口將無法正常取水，無法滿足方式三的技術(shù)供水方式，此時(shí)需要綜合考慮，適當(dāng)采用方式二的技術(shù)供水方式，以保證主變的可靠運(yùn)行。

4 存在的問題及解決建議

以上技術(shù)供水系統(tǒng)的三種供水方式各有特有的適用性，但有一個(gè)共同的不足之處就是供水系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備只有一個(gè)供電電源，一旦此供電電源出現(xiàn)斷電無法短時(shí)恢復(fù)時(shí)，技術(shù)供水設(shè)備如過濾器、減壓閥將失去電源。由于金沙江的水質(zhì)較差，設(shè)備比較容易出現(xiàn)堵塞，此時(shí)若失去電源，過濾器、減壓閥等設(shè)備會(huì)無法自行排污，將影響技術(shù)供水系統(tǒng)的水壓水流，降低技術(shù)供水的可靠性。一旦技術(shù)供水系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將嚴(yán)重影響主變壓器的正常運(yùn)行，因此應(yīng)該提高技術(shù)供水系統(tǒng)的供電可靠性。

根據(jù)向家壩電站供電電源的布置特點(diǎn)，為避免出現(xiàn)技術(shù)供水系統(tǒng)出現(xiàn)失去電源的情況，建議可將機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)的電源分別取自機(jī)組自用電的兩段，壩前取水系統(tǒng)的電源分別取自右地公用供電點(diǎn)44P的兩段，提高技術(shù)供水系統(tǒng)的供電可靠性。

[1]向家壩電站工程圖集運(yùn)行圖冊(cè)第一版[Z].2012.

[2]向家壩水力發(fā)電廠運(yùn)行部技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程[Z].2012.

[3]金沙江溪洛渡-向家壩梯級(jí)電站調(diào)度運(yùn)行管理規(guī)程（試行）[Z].2012.