水電站水泵運(yùn)行時(shí)斷路器開斷最佳負(fù)荷值分析

蒙紅生

摘 要：本文主要以水電站水泵運(yùn)行時(shí)的工作情況為參照，對(duì)水泵運(yùn)行時(shí)斷路器開斷的最佳負(fù)荷值設(shè)定進(jìn)行了分析，希望通過分析能夠幫助工作人員更好的確定斷路器開斷時(shí)候的最佳負(fù)荷值。

關(guān)鍵詞：水電站；水泵運(yùn)行；斷路器開斷；最佳負(fù)荷值

前言

通過對(duì)水電站水泵運(yùn)行狀態(tài)的研究發(fā)現(xiàn)，水泵水輪機(jī)在轉(zhuǎn)輪和葉片裝置中出現(xiàn)一定的應(yīng)力時(shí)，此時(shí)的水泵水輪機(jī)正處于過渡運(yùn)行狀態(tài)。水輪機(jī)的應(yīng)力水平會(huì)因?yàn)榱魉娃D(zhuǎn)輪的共振得到相應(yīng)提高，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)主要受以下幾個(gè)因素的影響：水泵機(jī)組導(dǎo)葉片數(shù)量，水泵機(jī)組轉(zhuǎn)輪裝置葉片數(shù)量，運(yùn)行過程中承受的負(fù)荷和導(dǎo)葉裝置關(guān)閉速度等因素。所以，在水電站的水泵運(yùn)行中要對(duì)應(yīng)力數(shù)值進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證應(yīng)力對(duì)水電機(jī)組的正常工作影響降到最低。為了確保水電站水泵運(yùn)行時(shí)狀態(tài)良好，在水電站水泵運(yùn)行時(shí)，斷路器開斷的最佳負(fù)荷值就需要進(jìn)行詳細(xì)的分析，設(shè)定最佳負(fù)荷值，本文就是結(jié)合實(shí)際生活和工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行最佳負(fù)荷值的分析和選定。

1.水電站水泵運(yùn)行概況

當(dāng)水電站擁有4臺(tái)水泵水輪機(jī)的狀況下，水泵機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下的單機(jī)容量若設(shè)置為300MW，額定水頭長(zhǎng)度設(shè)置為244m，轉(zhuǎn)輪部件半徑參數(shù)為2400.0m，正常運(yùn)行下的額定轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)定為大約300r/min。水電站采用ABB公司生產(chǎn)的斷路器，這種斷路器對(duì)應(yīng)的開斷故障電力次數(shù)為6次，這就說明了當(dāng)電流值越大時(shí)，相對(duì)應(yīng)的開斷電路器的使用壽命越短。

2.斷路器開斷最佳負(fù)荷值的選定方案

根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)判定該水電站的水泵機(jī)組在正常運(yùn)行下的開斷負(fù)荷值大約在110—330MW之間，為了能夠更好的確定最佳負(fù)荷值，就需要通過對(duì)此區(qū)間的負(fù)荷值進(jìn)行時(shí)試驗(yàn)，通過對(duì)不同導(dǎo)葉裝置和轉(zhuǎn)輪裝置間應(yīng)力關(guān)系的測(cè)定，判定最佳負(fù)荷值。在整個(gè)測(cè)試試驗(yàn)的過程中我們采用了四種不同的負(fù)荷值，通過不同的試驗(yàn)結(jié)果分析，判定水電站水泵運(yùn)行時(shí)斷路器開斷最佳負(fù)荷值。

2.1建立在負(fù)荷工況110MW狀態(tài)下的斷路器開斷試驗(yàn)結(jié)果分析

當(dāng)在110MW負(fù)荷工況下，試驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)整個(gè)水泵機(jī)組的負(fù)荷從極大值向極小值轉(zhuǎn)變的過程中，導(dǎo)葉部件相對(duì)于轉(zhuǎn)輪裝置的壓力成逐漸上升的趨勢(shì)，在運(yùn)行負(fù)荷為最大值的時(shí)候相對(duì)應(yīng)的壓力值為2.8MPa，當(dāng)處于極小值狀態(tài)時(shí)壓力約為3.8MPa，此時(shí)的斷路器斷開14s的過程中整個(gè)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)速度僅為額定轉(zhuǎn)速的3/4。

2.2建立在負(fù)荷工況220MW狀態(tài)下的斷路器開斷試驗(yàn)結(jié)果分析

當(dāng)負(fù)荷工況設(shè)定為220MW的時(shí)候，試驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)整個(gè)水泵機(jī)組的負(fù)荷從極大值想220MW轉(zhuǎn)變的過程中，導(dǎo)葉部件相對(duì)于轉(zhuǎn)輪裝置的壓力和負(fù)荷工況為110MW一樣呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在運(yùn)行負(fù)荷為最大值的時(shí)候，壓力約為2.8MPa，當(dāng)運(yùn)行負(fù)荷為220MW的時(shí)候，壓力約為3.4MPa，此時(shí)的斷路器斷開7s時(shí)間內(nèi)，整個(gè)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)速度僅為額定轉(zhuǎn)速的3/4。

2.3建立在負(fù)荷工況260MW狀態(tài)下的斷路器開斷試驗(yàn)結(jié)果分析

當(dāng)負(fù)荷工況設(shè)定為260MW的時(shí)候，試驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)整個(gè)水泵機(jī)組的負(fù)荷從極大值想260MW轉(zhuǎn)變的過程中，導(dǎo)葉部件相對(duì)于轉(zhuǎn)輪裝置的壓力和負(fù)荷工況為220MW一樣呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在運(yùn)行負(fù)荷為最大值的時(shí)候，壓力約為2.8MPa，當(dāng)運(yùn)行負(fù)荷為220MW的時(shí)候，壓力約為3.3MPa，此時(shí)的斷路器斷開5s時(shí)間內(nèi)，整個(gè)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)速度僅為額定轉(zhuǎn)速的3/4。

2.4建立在負(fù)荷工況300MW狀態(tài)下的斷路器開斷試驗(yàn)結(jié)果分析

當(dāng)設(shè)定的負(fù)荷工況為300MW時(shí)，水電站在滿負(fù)荷工況下，導(dǎo)葉部件相對(duì)于轉(zhuǎn)輪裝置的斷路器時(shí)完全斷開的，兩者之間的壓力值為2.8MPa。同時(shí)，將求導(dǎo)葉在很短的時(shí)間內(nèi)從最大開度降到極小值可以很好的防止水泵機(jī)組壓力鋼管內(nèi)的水流反向移動(dòng)，這是在試驗(yàn)中要著重關(guān)注的一個(gè)現(xiàn)象。在斷路器斷開的3.5s時(shí)間中，整個(gè)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)速度僅為額定轉(zhuǎn)速的3/4。

通過以上四組不同工況負(fù)荷值的設(shè)定，在試驗(yàn)中，當(dāng)斷路器開斷時(shí)，水電站的水泵機(jī)組運(yùn)行的工況負(fù)荷值是不斷下降的，葉輪和轉(zhuǎn)輪之間的壓力值也是在不停的降低，整個(gè)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)速度下降為額定轉(zhuǎn)速的3/4所用的時(shí)間也在不斷的增加。滿負(fù)荷的狀態(tài)下，盡管導(dǎo)葉部件和轉(zhuǎn)輪裝置之間的壓力有所降低，但是這時(shí)候的導(dǎo)葉部件開度卻是處在較大水平，這時(shí)候只有將調(diào)速器裝置在短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，導(dǎo)葉部件才能防止水泵機(jī)組壓力鋼管內(nèi)的水流反向移動(dòng)，但是這種方式是不利于發(fā)電機(jī)組正常、安全工作。當(dāng)機(jī)組在110MW工況負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪間的壓力值為四組試驗(yàn)中最大的，壓力過大不僅僅會(huì)讓水泵振動(dòng)頻繁，更是加大了機(jī)組養(yǎng)護(hù)的難度。綜合上面四組試驗(yàn)分析可以得出結(jié)論，水電站水泵運(yùn)行時(shí)斷路器開斷的最佳負(fù)荷值應(yīng)該處在110-260MW之間，采樣才能讓水電站水泵更好運(yùn)行，若是考慮電氣等問題的話，斷路器在水泵運(yùn)行時(shí)的開斷最佳值為190MW，才能保證電氣機(jī)組正常工作。

3.結(jié)語

本文主要是結(jié)合四組試驗(yàn)的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了水電站水泵運(yùn)行時(shí)斷路器開斷最佳值的分析，通過最后對(duì)四組試驗(yàn)信息的綜合分析，得出了水電站水泵運(yùn)行時(shí)斷路器的最佳值應(yīng)該控制在110-260MW，只有處于這個(gè)區(qū)間的工況負(fù)荷值才能將水電站水泵運(yùn)行時(shí)的各種負(fù)面效應(yīng)降到最低，更有利于水泵工作。

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