黃豐水電站泡頭動力柜發(fā)電機冷卻風(fēng)機控制回路改造

任紅軍（青海省三江水電開發(fā)股份有限公司，青海 西寧 810008）

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黃豐水電站泡頭動力柜發(fā)電機冷卻風(fēng)機控制回路改造

任紅軍
（青海省三江水電開發(fā)股份有限公司，青海 西寧 810008）

摘要：通過對黃豐水電站泡頭動力柜冷卻風(fēng)機控制回路進行改造，保證了發(fā)電機冷卻風(fēng)機可靠投運，避免了因風(fēng)機啟動電流過大而造成機旁柜負(fù)荷開關(guān)因過流產(chǎn)生跳閘的現(xiàn)象，同時在1號機組調(diào)試過程中及時對風(fēng)機二次回路進行修改，保證了機組調(diào)試順利進行。后根據(jù)此設(shè)計缺陷，通過在接觸器加設(shè)延時繼電器對全廠5臺機組的泡頭動力柜發(fā)電機冷卻風(fēng)機控制回路進行改造，達到較好的效果。

關(guān)鍵詞：動力柜；風(fēng)機；控制；改造

0概述

黃豐水電站系我司開發(fā)建設(shè)的第3座中型水電站，也是黃河上游龍羊峽-劉家峽河段水電規(guī)劃中的第10個梯級電站。電站位于青海省循化縣積石鎮(zhèn)河北村，上游距已建的公伯峽水電站21 km，蘇只水電站9 km，水庫末端與蘇只水電站尾水銜接；下游距循化縣城5 km，距下游積石峽水電站35 km。壩址距西寧公路里程159 km。

水庫正常蓄水位1 880.50 m，庫容5 900萬m3，具有日調(diào)節(jié)性能。電站總裝機容量225 MW（5×45 MW），多年平均發(fā)電量8.853億kW·h，電站安裝5臺燈泡貫流式機組，額定水頭16 m。

發(fā)電機為三相交流同步、臥軸燈泡貫流式水輪發(fā)電機。冷卻方式為常壓、強迫通風(fēng)閉路循環(huán)，一次冷卻。通風(fēng)冷卻系統(tǒng)設(shè)置在機組泡頭內(nèi)，主要由6臺空冷器、6臺風(fēng)機、導(dǎo)風(fēng)筒、擋風(fēng)板等組成。風(fēng)機功率前期設(shè)計時為15 kW，但在機組四聯(lián)會中提出將風(fēng)機功率加大為18.5 kW，增加發(fā)電機冷卻風(fēng)量。針對此情況，要求設(shè)計院重新復(fù)核計算機旁動力柜負(fù)荷開關(guān)能否滿足要求，經(jīng)設(shè)計院確認(rèn)認(rèn)為已供貨現(xiàn)場的機旁動力柜斷路器容量能夠滿足要求。

1泡頭動力柜

黃豐水電站每臺機組配置一面泡頭動力柜，給發(fā)電機艙里冷卻風(fēng)機、加熱器、除濕機、粉塵收集裝置提供動力電源。為保護發(fā)電機冷卻風(fēng)機電源的高可靠性，要求動力柜加設(shè)雙電源自動切換裝置，兩路電源取自機旁柜兩段母線上。泡頭動力柜由主機廠供貨。柜內(nèi)的元器件均采用國際知名品牌ABB公司的產(chǎn)品。雙電源切換裝置采用了ABB的DPT/SE630，額定電流為630 A。

圖1泡頭動力柜一次原理圖

2機旁動力柜

全廠機旁柜采用單母分段接線，中間設(shè)母聯(lián)開關(guān)，并設(shè)置備自投一套，正常時機旁柜分段運行，一段失電時自動切換到另一段運行，保護廠用電設(shè)備不失電。柜內(nèi)元器件采用國際知名品牌施耐德NSX系列塑殼斷路器。泡頭動力柜饋線開關(guān)采用NSX400N，額定電流為400 A，并配有MIC2.3電子脫扣器。

3事故現(xiàn)象

黃豐水電站首臺機組在動態(tài)調(diào)試過程中，開冷卻風(fēng)機，發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)機一起啟動，瞬時機旁柜泡頭動力柜開關(guān)跳閘，風(fēng)機退出，開機流程中斷退出。

4冷卻風(fēng)機額定電流及啟動電流校核

風(fēng)機額定電流計算：

風(fēng)機額定電流為328 A，泡頭動力柜主電源開關(guān)額定電流為630 A，機旁動力柜的饋線開關(guān)額定電流為400 A，考慮20%裕量，兩個斷路器均能夠滿足要求。

風(fēng)機平均啟動電流計算：

黃豐水電站風(fēng)機電機采用西門子電動機產(chǎn)品樣本查得啟動倍數(shù)K=7.2，啟動電流達到2 363 A。系統(tǒng)峰值態(tài)電流一般時間為10～15 ms，平均值為14倍的額定電流。系統(tǒng)通電后前兩個半波期間瞬啟動電流I”d達到2618A。泡頭動力柜主電源采用DPT/SE630雙電源自動切換裝置，根據(jù)產(chǎn)品樣本查得該裝置采用S5系列塑殼斷路器，配置有RC212電子脫扣器。根據(jù)ABB低壓產(chǎn)品手冊，查得電子脫扣器瞬時脫扣電流倍數(shù)最大的10倍，短路短延時脫扣電流為6 300 A。機旁動力柜饋線開關(guān)采用NSX400N，配置有MIC2.3電子脫扣器。根據(jù)施耐德低壓產(chǎn)品手冊，查得電子脫扣器瞬時脫扣電流可整定的最大電流倍數(shù)為10倍，短路短延時最大脫扣電流為4 000 A，短路瞬時脫扣電流4 800 A。6臺風(fēng)機同時啟動從開關(guān)選型應(yīng)該能夠滿足要求。

圖2典型的電動機啟動曲線

5　原因分析

（1）拉出泡頭動力柜饋線開關(guān)抽屜，打開抽屜面板。發(fā)現(xiàn)電子脫扣器的額定電流為250 A，廠家對電子脫扣器進行低配，而短路短延時電流Ist倍數(shù)整定的5倍，脫扣電流為1 250 A，小于風(fēng)機平均啟動電流，是造成開關(guān)跳閘的直接原因。

（2）泡頭動力柜風(fēng)機一塊啟動是造成開關(guān)跳閘的間接原因。

6改造方案

（1）將短路短延時電流Ist倍數(shù)整定為7倍，略大于電動機平均啟動電流。

（2）對風(fēng)機控制回路進行改造，使其逐臺進行啟動。

利用1號風(fēng)機接觸器（型號為A40D-30-10，CL5-11）本體帶的輔助接點串接至2號風(fēng)機主控制回路，利用2號風(fēng)機接觸器輔件（CL5-11）帶的輔助接點串接至3號風(fēng)機主控制回路，3、4號風(fēng)機依次進行改接。達到風(fēng)機逐臺啟動的目的。但此次改造的缺點是時間不可調(diào)整，只是利用了接觸器動作時間，來達到對啟動電流的差峰，對每臺風(fēng)機峰值啟動電流起到明顯的差峰作用，但對于直接啟動風(fēng)機，啟動時間一般要5～30 s，顯然利用接觸器動作時間來差過啟動電流效果不好。當(dāng)時由于時間問題，機組要進行動態(tài)調(diào)試，先臨時進行以上改線，以滿足機組調(diào)試和試運行的需要。

（3）后續(xù)采購ABB接觸器的輔件定時器（TP40DA），時間在0.1～40 s連續(xù)可調(diào)，此定時器為機械式和接觸器聯(lián)動，接觸器通電延時閉合輔助接點。安裝方式為頂部安裝，對盤柜內(nèi)的元器件無需進行改動，只需將原來并接接觸器輔助接點的線改接到定時器的延時接點，同時將定時器時間設(shè)置為10 s，這樣每臺風(fēng)機啟動時間依次間隔10 s，通過此次改造徹底解決了風(fēng)機啟動電流過大，減少了動力柜斷路器跳閘的風(fēng)險。

7結(jié)束語

通過對動力柜斷路器跳閘分析和計算，及時解決機組調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，并通過分析控制回路接線方式，對柜內(nèi)接線進行適當(dāng)?shù)男薷摹Ｍ瑫r后期通過加設(shè)定時器，避免風(fēng)機同時啟動電流過大對廠用電的沖擊，保證了廠用電的安全性。

中圖分類號：TV734

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0038-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.014

收稿日期：2016-02-18

作者簡介：任紅軍（1977-），男，工程師，從事黃河上游水電站開發(fā)建設(shè)管理工作。