茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案的淺析論文

時(shí)間：2022-11-22 06:18:32 設(shè)計(jì)方案我要投稿

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　　1 老式直流系統(tǒng)屏存在的缺點(diǎn)

茂名熱電廠直流系統(tǒng)屏更新改造設(shè)計(jì)方案的淺析論文

　　茂名熱電廠原用的直流系統(tǒng)屏為老式直流系統(tǒng)屏(同一屏為雙母線結(jié)線,采用直流發(fā)電機(jī)及硅充電裝置)。從超過(guò)30 a的運(yùn)行情況來(lái)看,主要存在的缺點(diǎn)或不足之處如下。

　　1.1 雙工作母線結(jié)線布置復(fù)雜

　　因直流屏采用雙工作母線結(jié)線,6根直流母線水平布置于屏頂上(根據(jù)控制、信號(hào)音響的需要,直流母線上還設(shè)有8根小母線)。在同一塊屏上,有兩組母線的饋線回路或電源與饋線回路相混合布置。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)接觸不良等缺陷時(shí),往往因結(jié)線復(fù)雜和設(shè)備間距小,而使缺陷難以處理。

　　1.2 儀表和燈光信號(hào)難以維護(hù)

　　老式的直流屏,其屏的正面都不采用活動(dòng)門的型式。這樣,裝于屏面上的儀表、信號(hào)燈等設(shè)備,往往損壞后不能更換。

　　1.3 直流發(fā)電機(jī)維護(hù)工作量和耗能大

　　茂名熱電廠原使用同軸電動(dòng)直流發(fā)電機(jī)組及GVA型硅整流裝置擔(dān)負(fù)直流系統(tǒng)經(jīng)常負(fù)荷及作為蓄電池的核對(duì)性充電設(shè)備。配有1臺(tái)Z2-17,15 kW的直流發(fā)電機(jī),由J2-62-4,17 kW的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),當(dāng)直流電機(jī)持續(xù)運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)月耗電量約12 MWh,影響節(jié)能降耗,且整流子碳刷易冒火花,需經(jīng)常維護(hù)。當(dāng)使用GVA型硅充電裝置擔(dān)負(fù)直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷時(shí),由于硅整流裝置不能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出,直流系統(tǒng)負(fù)荷突變時(shí)(如汽機(jī)啟動(dòng)直流油泵),若不及時(shí)調(diào)整硅裝置的輸出,將會(huì)導(dǎo)致母線電壓偏低,致使蓄電池過(guò)放電,嚴(yán)重時(shí)影響繼電保護(hù)裝置的正常工作。當(dāng)蓄電池進(jìn)行核對(duì)性放電時(shí),因硅裝置為不可逆式,無(wú)法作為蓄電池的放電負(fù)載,蓄電池須在空母線的前提下另接電阻作負(fù)載進(jìn)行放電,而母線的倒閘操作較復(fù)雜,容易出現(xiàn)錯(cuò)漏。

　　1.4 絕緣監(jiān)察裝置動(dòng)作靈敏度低

　　老式直流系統(tǒng)屏采用電磁式絕緣監(jiān)察裝置反映直流系統(tǒng)的接地狀況。從茂名熱電廠多年的運(yùn)行情況來(lái)看,該裝置能正確反映單極明顯的接地現(xiàn)象,但當(dāng)兩極的絕緣都下降時(shí),卻不能準(zhǔn)確反映。

　　2 新直流屏的設(shè)計(jì)原則

　　茂名熱電廠為早期發(fā)電廠,機(jī)組控制模式采用原蘇聯(lián)早期形式,即電氣系統(tǒng)采用集中控制,60年代投運(yùn)的1號(hào)、2號(hào)機(jī)組,機(jī)、爐采用分散控制,70年代的3號(hào)、4號(hào)機(jī)組,機(jī)、爐采用集中控制。因此,對(duì)于現(xiàn)代機(jī)組普通采用的單元機(jī)組獨(dú)立的直流系統(tǒng)方式將無(wú)法實(shí)現(xiàn),只能根據(jù)該廠的實(shí)際情況,采用全廠統(tǒng)一布置的直流系統(tǒng)方式。

　　2.1 接線方式

　　新的直流屏采用單母線分段的接線方式,兩組蓄電池經(jīng)聯(lián)絡(luò)刀開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接。為防止兩組蓄電池并列運(yùn)行,聯(lián)絡(luò)刀開(kāi)關(guān)與蓄電池電源刀開(kāi)關(guān)之間應(yīng)設(shè)有閉鎖措施。

　　2.2 屏上設(shè)備布置

　　做到簡(jiǎn)單清晰,電源(充電設(shè)備和蓄電池)、饋線、事故照明裝置布置于各自的屏上。帶有儀表及燈光信號(hào)的屏面,使用活動(dòng)門的型式。

　　2.3 充電裝置

　　選用可控可逆式硅充裝置,實(shí)行負(fù)荷自動(dòng)跟蹤,保證直流母線的電壓質(zhì)量。當(dāng)蓄電池進(jìn)行核對(duì)性放電時(shí),硅裝置工作于整流的逆變狀態(tài),蓄電池不用另接電阻作為放電負(fù)載。

　　2.4 蓄電池組

　　原則上選用免維護(hù)密封式蓄電池,當(dāng)原GGM-800型蓄電池組經(jīng)校驗(yàn)后,仍滿足直流系統(tǒng)的要求時(shí),可暫不更換。

　　2.5 絕緣監(jiān)察裝置和饋線開(kāi)關(guān)

　　原則上選用90年代技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的設(shè)備。例如,選用由CMOS集成電路組成的ZJJ-1型絕緣監(jiān)察裝置,該裝置在直流兩極絕緣均等下降時(shí)都能正確動(dòng)作發(fā)信。

　　3 新直流系統(tǒng)屏的設(shè)備選型

　　3.1 直流系統(tǒng)負(fù)荷

　　經(jīng)統(tǒng)計(jì),直流系統(tǒng)各類負(fù)荷如表1。

　　因茂名熱電廠為中型火力發(fā)電廠,且與系統(tǒng)相連,所以蓄電池事故放電時(shí)間考慮為1 h。對(duì)于汽輪機(jī)潤(rùn)滑油泵,因?yàn)槭歉邷�、高壓機(jī)組,故其事故計(jì)算時(shí)間為1.0 h,直流潤(rùn)滑油泵的K值取0.8,密封油泵的K值取0.7計(jì)算。沖擊負(fù)荷考慮為1臺(tái)最大合閘電流的斷路器合閘。

　　3.2 蓄電池組的選擇

　　3.2.1 按事故持續(xù)放電狀態(tài)選擇

　　tj=KkQsg/Isg=1.1×307 Ah/306 A=1.1 h

　　式中 tj——GGM型蓄電池假想時(shí)間,h;

　　Kk——可靠因數(shù),取1.1;

　　Qsg——事故負(fù)荷計(jì)算容量,Ah;

　　Isg——事故放電電流,A。

　　查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》(西北電力設(shè)計(jì)院、東北電力設(shè)計(jì)院主編)中P769曲線表,得Idj=16.8 A,則

　　Qe≥36Isg/Idj=(36×306/16.8)Ah=658 Ah

　　式中 Qe——蓄電池的10 h放電容量,Ah;

　　Idj——單位容量蓄電池在放電假想時(shí)間內(nèi)所允許的放電電流,A。

　　選用720 Ah的蓄電池即可。原選用的蓄電池為GGM-800型可滿足要求。

　　3.2.2 按最大沖擊電流選擇

　　Qe≥0.78(Isg+Ich)=[0.78×(306+235)] Ah=422 Ah

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果,蓄電池的容量按事故持續(xù)放電狀態(tài)下計(jì)算選擇。原運(yùn)行的GGM-800型蓄電池組仍滿足負(fù)荷的要求。

　　3.2.3 直流電壓水平校驗(yàn)(以GGM-800型為例)

　　a)按事故放電初期,蓄電池突然承受放電電流的電壓水平驗(yàn)算:

　　Kcho=Iso/C10=609 A/800 Ah=0.76 h-1

　　式中 Kcho——單位容量蓄電池放電初期放電系數(shù),h-1。

　　查GGM型蓄電池短時(shí)沖擊放電曲線表得:

　　表1 直流系統(tǒng)各類負(fù)荷

　　負(fù)荷名稱計(jì)算容量

　　/kW 經(jīng)常負(fù)荷

　　/A (事故負(fù)荷)/(初期Iso/A 持續(xù)Is/A 沖擊Ich/A) 事故時(shí)間

　　/h 事故放電

　　容量/Ah

　　經(jīng)常負(fù)荷 7.2 33 33 33 — 1 33

　　事故照明 25 — 114×0.6 114×0.6 — 1 68

　　通信備用電源 3 — 14×0.5 14×0.5 — 1 7

　　熱工備用電源 3 — 14×0.5 14×0.5 — 1 7

　　直流潤(rùn)滑油泵 80×0.8 — 728×0.5 291×0.5 — 1 146

　　直流密封油泵 20.1×0.7 — 260×0.5 91×0.5 — 1 146

　　斷路器合閘電流 — — — — 235 — —

　　合計(jì) — 33 609 306 235 — 307

　　Kcho=0.76 h-1

　　時(shí),Ucho=1.86 V,則直流母線電壓為

　　N.Ucho=106×1.86 V=197.16 V>0.85Ue

　　式中 Ucho——單位容量電池沖擊負(fù)荷初期端電壓,V;

　　N ——浮充電池個(gè)數(shù);

　　Ue ——直流母線額定電壓,V。

　　b)按事故放電末期,蓄電池再承受沖擊負(fù)荷時(shí)的電壓驗(yàn)算:

　　Km=Is/C10=306 A/800 Ah=0.38 h-1

　　Kchm=Ich/C10=235 A/800 Ah=0.29 h-1

　　式中 Km ——單位容量蓄電池持續(xù)放電系數(shù),h-1;

　　Kchm——單位容量蓄電池沖擊放電末期放電系數(shù),h-1。

　　查有關(guān)曲線得Uchm=1.72 V,則直流母線電壓為

　　N.Uchm=106×1.72 V=182.32 V

　　0.80Ue

　　式中 Uchm——單位容量蓄電池沖擊負(fù)荷末期端電壓,V。

　　從計(jì)算結(jié)果來(lái)看,選取蓄電池為800 Ah時(shí),按事故放電的末期,蓄電池再承受沖擊負(fù)荷時(shí),母線電壓為182.32 V,能滿足斷路器的合閘電壓要求,但難以滿足直流油泵的運(yùn)行要求(直流油泵運(yùn)行允許電壓范圍為(-10%~+10%)Ue間)。蓄電池的容量應(yīng)選大一級(jí)為宜,即C10=1 000 Ah。但上述校驗(yàn)為運(yùn)行中的極端情況,運(yùn)行中出現(xiàn)的概率極少,當(dāng)出現(xiàn)時(shí)可通過(guò)調(diào)整蓄電池組的放電個(gè)數(shù)來(lái)滿足直流油泵的運(yùn)行。故原選用的GGM-800 型蓄電池可滿足要求。但原用的GGM-800 型 Ⅰ、Ⅱ組蓄電池運(yùn)行時(shí)間已達(dá)10 a以上,受蓄電池自放電、過(guò)放電及電極純化等影響,蓄電池陰、陽(yáng)極板脫落滲液嚴(yán)重,電池難以滿足充電,可靠性大大降低。因此,利用改造機(jī)會(huì)將Ⅰ、Ⅱ組蓄電池更換為英國(guó)進(jìn)口的VH34-1000 型免維護(hù)蓄電池。

　　3.2.4 蓄電池的個(gè)數(shù)

　　蓄電池個(gè)數(shù)為: N=230/1.85=124,其中基本電池?cái)?shù)為88個(gè),端電池?cái)?shù)為36個(gè)。

　　3.3 充電設(shè)備的選擇

　　3.3.1 核對(duì)性充電設(shè)備

　　3.3.1.1 充電設(shè)備的額定電流

　　a)按事故放電后進(jìn)行充電的要求選擇充電設(shè)備,計(jì)算公式為:

　　Ic=1.1Qsg/t+Ijc=1.1×307 Ah/12 h+33A=61 A

　　式中 Ijc——浮充電設(shè)備的工作電流,A;

　　Ic——充電設(shè)備應(yīng)具備的輸出電流,A。

　　b)考慮核對(duì)性充放電,按最大充電電流選擇,

　　Ic=0.1Qe+Ijc=(0.1×800+33)A=113 A

　　故充電設(shè)備的額定輸出電流應(yīng)大于113 A。