论水力发电站的运行管理措施

2014-04-02李玉明

黑龙江水利科技 2014年1期

关键词：水轮机变电所励磁

李玉明

(辽宁省观音阁供水有限公司，辽宁本溪 117100)

论水力发电站的运行管理措施

李玉明

(辽宁省观音阁供水有限公司，辽宁本溪 117100)

随着能源日益紧缺，电力工业的快速发展，中小型水力发电站也得到广泛开发。而水力发电站的效益在很大程度上受其运行管理水平的影响。所以，文章结合工作实践经验，选取中小型水力发电站主要设备为探讨切入点，分析与总结这些设备的管理控制要点，希望以此促进水力发电站的可持续发展。

水力发电站；设备运行管理；措施；控制要点

随着社会经济的加快发展，中小型水电站中逐渐引入新工艺、新设备、新技术，中小型水电站取得了空前的发展，其管理也面临着更多的挑战。所以根据日常工作中有关水力发电站主要设备的运行管理，总结管理经验，让有类似需要的人进一步了解中小型水电站的管理特点。

为了突出实践性，本文选取小水电站的基本情况为：多年来平均流量2.67m3/s，扩容前电站装机2台，各200kW，多年平均发电量180万 kW·h，引入流量1.25m3/s；扩容后，电站装机为3台，1台200kW，1台400kW，平均发电量270万 kW·h，引用流量1.875m3/s；其它主要设备有1台800kVA变压器等。

1 200kW的水轮机与400kW水轮机的运行管理

任何一种设备，其日常运行过程中定期维护与管理，不仅延长其使用寿命，也会排除不必要的安全隐患，降低运行中的经济损失[1]。

关于水轮机的重点运行管理内容有：①定期观察油位且记录温度，也需要定期压住黄油、手摇油泵轴承、推力径向轴承、泵座箱内加30号透平油(汽机油)，且应每隔1a换1次；②确保不烧瓦的先决条件，最主要是始终保持油位；③根据长期对水轮机运行的观察发现，无论是200kW的还是400kW水轮机轴承温度变化都没有超过65℃，且发现水轮机轴承温度范围基本处于40℃～45℃，所以建议水轮机的温度控制在65℃以下；④水轮机温控所采取的关键之处在于，采用循环冷却水冷却与发电机发电同步运行。

2 发电机的运行管理控制要点

与水轮机一样，发电机是水电站的重要设备之一，日常运行管理中需要严格结合说明书进行维护与管理。发电机的主要管理要点为：①根据发电机运行管理的相关数据记录发现，与200kW和400kW水轮机轴承一样，新老200kW发电机定子温度变化也在40℃～45℃，所以将其温度控制在此范围都属于正常温度变化范围；②连接新老200kW发电机与新老励磁之间电缆线铜线断面积为200mm2，不会导致发电机定子发热现象的产生，这是由于其大于新老发电机361A出线电流，其能过的发电机出线电流为400A；③据长期观察发现，每到当年雨季6—8月份满负荷或超负荷发电时，扩容后的400kW发电机定子温度达52℃～55℃，属于正常温度变化范围内，但比400kW水轮机轴承温度40℃～45℃高出达10℃以上，虽然没有超过65℃，但在一定程度上还是影响发电机寿命，究其原因在于其2根电缆线铜线断面积没能达到发电机出线电流的要求，其面积仅有350mm2，所以导致了发电机定子的温度过高现象。

3 励磁系统运行管理的控制要点

水电站设备中的励磁系统是灵敏度高的电气设备，关于励磁的运行管理主要控制点在于：基于考虑中小型水电站的发电与输电效益，在设计与设备选型中，变电所与水电站方面，须重视变电站(所)过载解列装置系统电气设备、自动控制装置，以及水电站励磁系统电气设备、自动控制装置等的灵敏度要相协调，要同步其先进性，从而使水力发电站的运行更有效[2]。以下就水力电站扩容前与扩容后的具体控制要点进行分析：①扩容前，2台老200kW发电机配套的励磁系统与变电所过载解列装置系统只有手动控制装置，这使得两者的灵敏度相对协调，即开环对开环，变压对变压，整体上水力发电站的发电和输电质量受到的干扰也比较小；虽然整个电网系统大型电机由于手动控制是变压这一特点，启动时需要短时冲击功率以引起电压，但对水力发电站励磁系统影响甚微；②扩容后，变电所新建前的情况。此阶段水电站采用自动控制装置发电，相关农网改造还没有完成，但是老变电所过载解列装置系统却依然无法自动控制装置发电，电气设备先进性不同步，灵敏度不相协调，造成水力电站励磁系统的自动控制装置严重烧毁，且控制屏上3个电表摆动严重，这是由于手动控制是开环的且变压的，而自动却是封闭的且恒压的。基于此类情况，水力电站后来将200kW与400kW励磁系统改成手动控制发电，使水力电站与变电所电气设备灵敏度一致，解决了上述3个电表严重摆动难题；③水电站扩容后，变电所的改造也完成。其中，水力电站在新变电所启动使用时，就将手动控制改为自动控制发电，以与水电站励磁系统自动控制装置灵敏度、装置的先进性相协调，经观察发现，水力电站控制屏上各电表无摆动，处于相对稳定的状态[3]。

4 变压器运行管理的控制要点

变压器容量选择根据“发电量/0.8系数”选型公式，本文提及的变压器是水力发电站将400V电压的电能升至10kV电动的电能送至变电所的主要设备；由600kW/0.8=750kVA来估算，最终选择了800kVA变压器，这是为了实现短时间超负荷发电需要。变压器运行管理的控制要点在于观察变压器的油温状况：变压器油温的常数为55℃，其变化范围一般为55℃+环境气温公式(气温为变数)，在这两个数据相加范围内(即50℃+55℃=105℃范围内)的变压器油温变化数值都属于正常。根据长期的运行观察与记录发现，每年的6月—9月份时间阶段，当发电状态为满负荷或超负荷时，到下午气温达30℃～35℃，根据变化范围的计算公式可知，尽管运行过程中也借助循环油冷却，变压器油温也高达80℃～85℃，虽然高但还是处于正常温度范围内，但考虑到长期高温运行会降低变压器的使用寿命，会产生一些安全隐患。基于此问题，在实践中尝试采用日夜通冷水冷却，具体在变压器四周绕若干圈塑料管，接着在管上打一些小孔，观察记录表示该方法使变压器油温由原来的降至60℃～70℃，降低范围达15℃～20℃，无疑有利于变压器的维护与稳定运行。此外，是变压器与水力发电站励磁之间的连接，本文提及的是用三相铝排连接。根据水力发电站的新发电机出线电流，200kW的361A，400kW的722A，按照一相排断面积的计算方法，铝排断面至少选择550mm2，即发电机出线总电流除以2A/mm2由此计算得出，在选择方面，出于考虑更周到的安全，实际应用中我铝排规格为80mm×8mm=640mm2，投入使用后，经过长期观察，变压器油温变化符合相关规定；多年实践以及相关数据也表明，铝排铝断面积的正确选择很重要。