龙开口水电站主要机电设备

龙源期刊网龙开口水电站主要机电设备作者：占乐军来源：《科技传播》2013年第02期摘要本文介绍了龙开口水电站主要机电设备的结构及参数，对其他大型水电站的机电设备设计选型具有一定的参考作用。关键词龙开口水电站；水轮机；发电机；500kV断路器；主变压器；500kVGIS设备；控制保护系统中图分类号TV7文献标识码A文章编号1674-6708（2013）83-0152-031电站概况龙开口电站位于云南省大理州鹤庆县朵美乡境内，是金沙江中游河段规划的第六级电站。电站开发任务以发电为主，兼顾下游灌溉和供水。挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，最大坝高119.0m，正常蓄水位为1298.00m，水库总库容5.58×108m3，调节库容1.13亿m3，水库具有日调节性能。电站共装5台360MW机组，总装机容量1800MW。2水轮机3发电机共有5台发电机，型号为SF360-72/16970，单机额定容量均为400MVA，由上海福伊特水电设备有限公司设计、制造。发电机为半伞式结构，推力轴承位于转子下方，发电机转子中心体上端和上端轴连接，下端和发电机下端轴连接。发电机由以下主要部件（系统）构成：定子、转子、推力轴承、上导轴承、下导轴承、上机架、下机架、制动和顶起系统、通风系统等。发电机中性点经接地变压器接地。定子绕组为三相双层4并联支路Y形联接，绕组为条形波绕组。发电机通风冷却系统采用无风扇、固定挡风板、端部回风的双路径向密闭自循环方式，在发电机定子机座外围均布12台表面空气冷却器。表面空气冷却器由支架、带散热片的水管道、管座板和水箱构成，冷却器最大水压0.9MPa、最小水压0.2MPa。发电机采用机械制动和电气制动系统配合使用。共设置了12个耐磨、耐热性能良好的分块制动器，制动块采用不含石棉材料压制而成，制动器采用弹簧复位方式，具有气压复位功能，当制动气压消失时能自动复位，与制动环脱开。配合有自动除尘装置，通过抽风机将制动时产生的粉尘吸出发电机风洞并收集在集尘筒内，避免粉尘在发电机风洞内扩散。龙源期刊网额定转速时，电气系统投入运行，当转速下降到额定转速的30%时，机械制动系统投入运行。全部制动停机时间不大于120s。4调速器调速器及其附属设备由南京南瑞集团公司设计制造。调速系统主要设备由调速器电气部分、调速器机械液压部分、油压装置、机械过速保护装置和自动化元器件及管路附件等组成。调速器电气柜主要由调速器微机系统、转速监测系统、电动操作系统、手动操作系统和电源系统等设备组成，电源系统为交、直流并列供电的冗余电源系统。调速器为数字式电液型，具有PID调节规律，能适应被控对象的运行工况及参数的变化，完成开机、空载运行、并网运行、停机操作控制，实现操作/控制方式的无扰动切换，还具有导叶开度限制、频率跟踪、离线诊断及调试、故障保护及时钟同步等功能。调速器测速系统接受残压和齿盘两种测速方式的冗余输入。残压测速输入取自发电机机端PT信号，齿盘测速输入取自安装在机组轴上的齿盘和若干个脉冲转速探头组成的转速探测系统。调速器机械液压部分包括主配压阀、伺服比例阀、机械液压自动化元器件、机械操作柜及附属设备等；调速器油压装置主要由压力油罐、2套油泵及仪器仪表和管路附件等组成。调速系统油压装置2台相同油泵的排油量均为825L/min。根据压力油罐的油压控制信号自动运行。每台油泵设有一套阀组，包括卸荷阀、安全阀、止回阀、球阀等。压力油罐为钢板焊接结构。压力油罐上设有安全阀、球阀和自动补气阀组等。回油箱上部设有1个进人孔。每台油泵吸入口设有1个过滤器。回油箱设有油位变送器、油混水信号器、充油接口、排油接口和排油阀等。调速器还设有1套纯机械过速保护装置，其压力油源取自调速系统油压装置。纯机械过速保护装置的控制压力油，按照正常时给压、事故动作时泄压设计。控制压力油通向调速器事故配压阀，实现机组紧急停机。纯机械过速保护装置采用的是由瑞典图拉博公司制造的进口产品。调速器及其油压装置额定工作油压为6.3MPa。导叶接力器的全开和全关时间能在9s~60s范围内独立可调。5发电机出口断路器、主变压器及500kVGIS设备5.1发电机出口断路器发电机出口断路器由中国航空技术珠海有限公司AREVAT&DSAS阿海珐输配电公司(法国高压开关厂)制造。龙源期刊网断路器为户内、金属封闭型、水平卧式、SF6气体灭弧、空气对流增强型。操动机构是液压弹簧操动机构，三相机械联动。操动机构具有防跳跃、防止非全相合闸、防慢分合的能力，并能防止因控制回路的电磁干扰、振动等引起的误操作。操作机构控制电源消失或弹簧未储能时，有无源接点输出至远方监控系统进行报警。操动机构设有保险装置，在操作机构失压时，动触头会保持在原合闸位置，不会出现自分闸现象而导致断路器误跳闸。断路器与隔离开关、接地开关间设置有闭锁与联锁。断路器通过离相封闭母线（IPB）分别与发电机和主变压器相连。断路器与IPB的外壳采用焊接方式连接，导体则采用软连接件连接。整套断路器设备的结构能安全耐受各种规定工况下的短路电动力、操作力及地震力，且不产生有害的震动、变形或位移。每相断路器的上端外壳可拆卸，断路器等元件能方便吊出。在断路器每相金属外壳设有观察窗以能方便观察隔离开关触头的位置。断路器每相设备都安装在各自独立的单相金属封闭外壳内。断路器每相设备具有足够的通流能力，能安全耐受断路器额定电流和额定短路电流。在断路器长期承载额定电流时，断路器的最高温度满足允许温升的要求。5.2主变压器主变压器冷却系统采用强迫油循环强迫水冷，主变压器两组冷却器在“自动”方式下，定时自动轮换运行，当任一运行的冷却器故障或变压器温度达到设定值，备用冷却器组自动投入运行。工作冷却器和备用冷却器应自动轮换切换，使得每台冷却器的利用率达到最优。5.3500kVGIS设备龙开口电站GIS为金属封闭离相式结构。整套设备由断路器及操动机构、断路器（带合闸电阻）及操动机构、隔离开关及操动机构、快速接地开关及操动机构、检修接地开关及操动机构、氧化锌避雷器、电磁式电压互感器、电流互感器、SF6管母线、主母线预留扩建接口、SF6/空气出线套管、与油/SF6套管的可拆连接装置、SF6气体在线检测装置、附属设备、连接电缆、SF6气体、过电压保护器、基础件、支撑件、电缆槽盒、检修平台、扶梯、栏杆、SF6管母线穿孔处的密封件和防雨罩等、接地设施（包括接地铜排、接地线、接地端子、安装附件等）、管路、端子盒、SF6气体密度探测器、压力释放装置、绝缘子、伸缩节等构成，龙开口电站500kVGIS及其附属设备由新东北电气（沈阳）高压开关有限公司制造，断路器操作能源为液压油，采用液压分合闸方式，隔离刀闸及接地刀闸为电动操作。龙源期刊网监控系统龙开口电站计算机监控系统采用开放分布式体系结构，系统功能分布配置，主要设备采用冗余配置，设电站级和现地控制单元级。电站计算机监控系统的网络结构为：计算机网络设备室两台模块化核心网络交换机和各现地控制单元交换机组成双星型以太网。网络传输速率为100Mbps，通讯协议采用TCP/IP协议，具有网络链路断线时备份链路进行网络数据传输恢复的功能。各LCU与远程I/O的连接采用双通道通信电缆。电站层设备包括：2套SCADAAGC/AVC服务器、2套历史数据服务器、2套操作员工作站、1套工程师兼培训工作站、8套调度通信服务器、1套生产调度信息服务器、1套厂内通信服务器、1套ON-CALL及语音报警服务器、2套横向隔离装置、8套纵向认证加密装置、4台路由器、2套卫星时钟同步系统、4台网络打印设备、2套不间断电源UPS设备等。上述设备中2套操作员工作站布置在值守楼值守室内，其余设备布置在值守楼计算机及网络设备室。现地控制单元层设备包括：5套机组LCU（各含1个进水口闸门远程I/O控制单元）、1套厂用电及公用LCU（含8个远程I/O控制单元）、4套500kV开关站LCU、及1套坝区LCU。其中5套机组LCU分别布置在主厂房发电机层各机组段机旁，进水口闸门远程I/O控制柜布置在坝顶进水口闸门启闭机房；4套500kV开关站LCU布置在上游副厂房500kV继电保护室；厂用电及公用LCU布置在上游副厂房公用LCU室，9套远程I/O控制柜布置在各控制对象旁；坝区LCU布置在坝顶控制设备室。计算机监控系统由南京南瑞集团公司提供。6.2继电保护系统龙开口电站发变组继电保护包括：5套发电机继电保护装置、5套主变压器继电保护装置、5套发变组故障录波装置、3套主变高压侧T区保护装置。发电机、主变压器、主变高压侧T区电气量保护均按双重化配置，两套保护的交流回路接自不同的电流、电压互感器的二次绕组。所有保护设备均选用数字式继电保护装置。发电机继电保护装置共5套，每套设2面保护屏，分别布置在主厂房发电机层各机组段机旁。主变压器继电保护装置共5套，每套设3面保护屏，分别布置在主厂房发电机层各机组段机旁。主变T区保护装置共3套，每套设2面保护屏，布置在上游副厂房500kV继电保护室。500kV系统继电保护系统包括：8套500kV断路器保护装置、2回（仁和线、鲁地拉线）500kV线路继电保护装置、1套500kV电抗器继电保护装置、2套500kV母线继电保护装置。500kV系统电气量保护均按双重化配置，两套保护的交流回路接自不同的电流、电压互感器的二次绕组。所有保护设备均选用数字式继电保护装置。龙源期刊网套、48V直流电源系统2套。220V机组公用2套，主要供给机组控制及保护、机组录波、励磁、调速、刹车、厂用电控制及保护、排水控制、空压机控制、暖通控制、厂房事故照明等所需的直流电源。220V坝顶1套供中控室、坝顶配电室、闸门控制等所需的直流电源。500kV开关站220V1套供给500kV系统设备控制、保护、故障录波、安全稳定装置等所需的直流电源。48V直流电源系统2套供通讯设备使用。