論水力發(fā)電站的運(yùn)行管理措施

李玉明

(遼寧省觀音閣供水有限公司，遼寧 本溪 117100)

論水力發(fā)電站的運(yùn)行管理措施

李玉明

(遼寧省觀音閣供水有限公司，遼寧 本溪 117100)

隨著能源日益緊缺，電力工業(yè)的快速發(fā)展，中小型水力發(fā)電站也得到廣泛開發(fā)。而水力發(fā)電站的效益在很大程度上受其運(yùn)行管理水平的影響。所以，文章結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選取中小型水力發(fā)電站主要設(shè)備為探討切入點(diǎn)，分析與總結(jié)這些設(shè)備的管理控制要點(diǎn)，希望以此促進(jìn)水力發(fā)電站的可持續(xù)發(fā)展。

水力發(fā)電站；設(shè)備運(yùn)行管理；措施；控制要點(diǎn)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的加快發(fā)展，中小型水電站中逐漸引入新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)，中小型水電站取得了空前的發(fā)展，其管理也面臨著更多的挑戰(zhàn)。所以根據(jù)日常工作中有關(guān)水力發(fā)電站主要設(shè)備的運(yùn)行管理，總結(jié)管理經(jīng)驗(yàn)，讓有類似需要的人進(jìn)一步了解中小型水電站的管理特點(diǎn)。

為了突出實(shí)踐性，本文選取小水電站的基本情況為：多年來平均流量2.67m3/s，擴(kuò)容前電站裝機(jī)2臺，各200kW，多年平均發(fā)電量180萬 kW·h，引入流量1.25m3/s；擴(kuò)容后，電站裝機(jī)為3臺，1臺200kW，1臺400kW，平均發(fā)電量270萬 kW·h，引用流量1.875m3/s；其它主要設(shè)備有1臺800kVA變壓器等。

1 200kW的水輪機(jī)與400kW水輪機(jī)的運(yùn)行管理

任何一種設(shè)備，其日常運(yùn)行過程中定期維護(hù)與管理，不僅延長其使用壽命，也會排除不必要的安全隱患，降低運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

關(guān)于水輪機(jī)的重點(diǎn)運(yùn)行管理內(nèi)容有：①定期觀察油位且記錄溫度，也需要定期壓住黃油、手搖油泵軸承、推力徑向軸承、泵座箱內(nèi)加30號透平油(汽機(jī)油)，且應(yīng)每隔1a換1次；②確保不燒瓦的先決條件，最主要是始終保持油位；③根據(jù)長期對水輪機(jī)運(yùn)行的觀察發(fā)現(xiàn)，無論是200kW的還是400kW水輪機(jī)軸承溫度變化都沒有超過65℃，且發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)軸承溫度范圍基本處于40℃～45℃，所以建議水輪機(jī)的溫度控制在65℃以下；④水輪機(jī)溫控所采取的關(guān)鍵之處在于，采用循環(huán)冷卻水冷卻與發(fā)電機(jī)發(fā)電同步運(yùn)行。

2 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行管理控制要點(diǎn)

與水輪機(jī)一樣，發(fā)電機(jī)是水電站的重要設(shè)備之一，日常運(yùn)行管理中需要嚴(yán)格結(jié)合說明書進(jìn)行維護(hù)與管理。發(fā)電機(jī)的主要管理要點(diǎn)為：①根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行管理的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)，與200kW和400kW水輪機(jī)軸承一樣，新老200kW發(fā)電機(jī)定子溫度變化也在40℃～45℃，所以將其溫度控制在此范圍都屬于正常溫度變化范圍；②連接新老200kW發(fā)電機(jī)與新老勵磁之間電纜線銅線斷面積為200mm2，不會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生，這是由于其大于新老發(fā)電機(jī)361A出線電流，其能過的發(fā)電機(jī)出線電流為400A；③據(jù)長期觀察發(fā)現(xiàn)，每到當(dāng)年雨季6—8月份滿負(fù)荷或超負(fù)荷發(fā)電時，擴(kuò)容后的400kW發(fā)電機(jī)定子溫度達(dá)52℃～55℃，屬于正常溫度變化范圍內(nèi)，但比400kW水輪機(jī)軸承溫度40℃～45℃高出達(dá)10℃以上，雖然沒有超過65℃，但在一定程度上還是影響發(fā)電機(jī)壽命，究其原因在于其2根電纜線銅線斷面積沒能達(dá)到發(fā)電機(jī)出線電流的要求，其面積僅有350mm2，所以導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)定子的溫度過高現(xiàn)象。

3 勵磁系統(tǒng)運(yùn)行管理的控制要點(diǎn)

水電站設(shè)備中的勵磁系統(tǒng)是靈敏度高的電氣設(shè)備，關(guān)于勵磁的運(yùn)行管理主要控制點(diǎn)在于：基于考慮中小型水電站的發(fā)電與輸電效益，在設(shè)計與設(shè)備選型中，變電所與水電站方面，須重視變電站(所)過載解列裝置系統(tǒng)電氣設(shè)備、自動控制裝置，以及水電站勵磁系統(tǒng)電氣設(shè)備、自動控制裝置等的靈敏度要相協(xié)調(diào)，要同步其先進(jìn)性，從而使水力發(fā)電站的運(yùn)行更有效[2]。以下就水力電站擴(kuò)容前與擴(kuò)容后的具體控制要點(diǎn)進(jìn)行分析：①擴(kuò)容前，2臺老200kW發(fā)電機(jī)配套的勵磁系統(tǒng)與變電所過載解列裝置系統(tǒng)只有手動控制裝置，這使得兩者的靈敏度相對協(xié)調(diào)，即開環(huán)對開環(huán)，變壓對變壓，整體上水力發(fā)電站的發(fā)電和輸電質(zhì)量受到的干擾也比較?。浑m然整個電網(wǎng)系統(tǒng)大型電機(jī)由于手動控制是變壓這一特點(diǎn)，啟動時需要短時沖擊功率以引起電壓，但對水力發(fā)電站勵磁系統(tǒng)影響甚微；②擴(kuò)容后，變電所新建前的情況。此階段水電站采用自動控制裝置發(fā)電，相關(guān)農(nóng)網(wǎng)改造還沒有完成，但是老變電所過載解列裝置系統(tǒng)卻依然無法自動控制裝置發(fā)電，電氣設(shè)備先進(jìn)性不同步，靈敏度不相協(xié)調(diào)，造成水力電站勵磁系統(tǒng)的自動控制裝置嚴(yán)重?zé)龤?，且控制屏?個電表擺動嚴(yán)重，這是由于手動控制是開環(huán)的且變壓的，而自動卻是封閉的且恒壓的?；诖祟惽闆r，水力電站后來將200kW與400kW勵磁系統(tǒng)改成手動控制發(fā)電，使水力電站與變電所電氣設(shè)備靈敏度一致，解決了上述3個電表嚴(yán)重擺動難題；③水電站擴(kuò)容后，變電所的改造也完成。其中，水力電站在新變電所啟動使用時，就將手動控制改為自動控制發(fā)電，以與水電站勵磁系統(tǒng)自動控制裝置靈敏度、裝置的先進(jìn)性相協(xié)調(diào)，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，水力電站控制屏上各電表無擺動，處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)[3]。

4 變壓器運(yùn)行管理的控制要點(diǎn)

變壓器容量選擇根據(jù)“發(fā)電量/0.8系數(shù)”選型公式，本文提及的變壓器是水力發(fā)電站將400V電壓的電能升至10kV電動的電能送至變電所的主要設(shè)備；由600kW/0.8=750kVA來估算，最終選擇了800kVA變壓器，這是為了實(shí)現(xiàn)短時間超負(fù)荷發(fā)電需要。變壓器運(yùn)行管理的控制要點(diǎn)在于觀察變壓器的油溫狀況：變壓器油溫的常數(shù)為55℃，其變化范圍一般為55℃+環(huán)境氣溫公式(氣溫為變數(shù))，在這兩個數(shù)據(jù)相加范圍內(nèi)(即50℃+55℃=105℃范圍內(nèi))的變壓器油溫變化數(shù)值都屬于正常。根據(jù)長期的運(yùn)行觀察與記錄發(fā)現(xiàn)，每年的6月—9月份時間階段，當(dāng)發(fā)電狀態(tài)為滿負(fù)荷或超負(fù)荷時，到下午氣溫達(dá)30℃～35℃，根據(jù)變化范圍的計算公式可知，盡管運(yùn)行過程中也借助循環(huán)油冷卻，變壓器油溫也高達(dá)80℃～85℃，雖然高但還是處于正常溫度范圍內(nèi)，但考慮到長期高溫運(yùn)行會降低變壓器的使用壽命，會產(chǎn)生一些安全隱患?；诖藛栴}，在實(shí)踐中嘗試采用日夜通冷水冷卻，具體在變壓器四周繞若干圈塑料管，接著在管上打一些小孔，觀察記錄表示該方法使變壓器油溫由原來的降至60℃～70℃，降低范圍達(dá)15℃～20℃，無疑有利于變壓器的維護(hù)與穩(wěn)定運(yùn)行。此外，是變壓器與水力發(fā)電站勵磁之間的連接，本文提及的是用三相鋁排連接。根據(jù)水力發(fā)電站的新發(fā)電機(jī)出線電流，200kW的361A，400kW的722A，按照一相排斷面積的計算方法，鋁排斷面至少選擇550mm2，即發(fā)電機(jī)出線總電流除以2A/mm2由此計算得出，在選擇方面，出于考慮更周到的安全，實(shí)際應(yīng)用中我鋁排規(guī)格為80mm×8mm=640mm2，投入使用后，經(jīng)過長期觀察，變壓器油溫變化符合相關(guān)規(guī)定；多年實(shí)踐以及相關(guān)數(shù)據(jù)也表明，鋁排鋁斷面積的正確選擇很重要。

5 結(jié) 論

綜上所述，水力發(fā)電站的運(yùn)行管理，應(yīng)著重維護(hù)意識，堅定可持續(xù)發(fā)展，重視資源的開發(fā)與利用，不斷引入先進(jìn)技術(shù)與管理理念，綜合提高電力企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)與管理水平。同時，多數(shù)中小型水力發(fā)電站都位于地方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)，經(jīng)常負(fù)荷變化幅度大的故障，加強(qiáng)水力發(fā)電站設(shè)備的安全可靠運(yùn)行管理有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]丁修佳.水電站運(yùn)行管理的問題及建議[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(19)：150-151.

[2]馮趙云.中小水電站運(yùn)行管理的建議及對策[J].中國水能及電氣化，2009(Z1)：81-83.

[3]韓春輝.談?wù)勊娬镜倪\(yùn)行管理[J].民營科技，2011(06)：170.

1007-7596(2014)01-0215-02

2013-12-12

李玉明(1966-)，男，遼寧本溪人，工程師，從事水庫庫區(qū)防洪預(yù)測預(yù)報、水雨情預(yù)報與雨量站維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通訊自動化雨量中繼站維護(hù)工作。

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