水电厂的厂用电与直流系统

水电厂的厂用电与直流系统一、水电厂的厂用电1.水电厂的厂用电概念水电厂机电辅助设备用电及照明用电称为水电厂的厂用电2.厂用电负荷由以下几部分组成一类负荷：重要机械及监控、保护、自动装置等二次设备用电；允许电源中断的时间，仅为电源操作切换时间，它们停止工作后，会引起主机减少出力或停止发电，甚至可能使主机或辅助设备损坏。对于水电厂的一类负荷，一般都设置两台以上相同的设备，其电源各自独立，当一台设备停电或故障后，另一台设备还可以正常工作，这样就不会因为一台设备故障而影响机组的安全生产。因此，对于大中型水轮发电机组的机旁动力盘，一般都分成两段，各段电源相互独立，而且两段电源之间还装设有备用电源自动投入装置，两段电源互为备用，以提高供电的可靠性。二类负荷：次重要机械它们停止工作后，一般不会影响水电站机组的出力，可由运行人员采取措施使它们恢复工作。允许短时停电数十分钟，但必须设法恢复。三类负荷：不重要机械，允许较长时间停电，当它们停止工作后，可以较长时间进行修理以恢复工作，不会影响水电站的运行。水电厂厂用电系统的作用是能够保证各类负荷的正常供电，在事故时能保证一类负荷的供电，来满足水电厂安全、经济、稳定运行的需要。3、水电厂对厂用电接线的基本要求水电厂厂用电供电可靠性的高低，将直接影响到安全生产的好坏。为了保证厂用电的连续、可靠供电，厂用电应满足下列基本要求：(1)．安全可靠，运行灵活厂用电接线方式和电源容量应能适应正常供电、事故时备用等方面的要求，同时还应满足切换操作的方便。一旦发生事故时，应能尽量缩小事故范围，并能将备用电源及设备及时地投入，发生全厂停电时，应能尽快地从系统中取得供电电源。(2)．投资少，运行费用低，接线简单、清晰在考虑安全可靠的同时，还必须注意到它的经济性。因为不必要的相互连接，过多的备用设备和备用电源，不但会造成基建投资费用的浪费和运行费用的增加，而且还将使厂用电接线复杂、运行操作繁琐、增加设备的故障机会和维修工作量等。(3)．分段设置，互为备用对于大中型水电厂，其厂用母线应分段运行，每一段母线上应有独立的工作电源和备用电源，并装设备用电源自动投入装置，以防在一段母线发生事故时，导致厂用电全部消失的事故。．(4)．与电气主接线的关系厂用电接线应根据电气主接线的方式来考虑，尤其是高压厂用备用电源的引接问题。厂用电接线对有无厂外系统电源以及电厂在电力系统中所处的地位等应做统一考虑。(5)．整体性厂用电接线要考虑到电厂分期建设、连续施工等情况。对全厂性的公用负荷，要结合远景全面规划、统一安排、便于过渡。对扩建工作，应充分注意到原厂用电系统的特点，做到厂用电系统的整体性。4.厂用电电源的种类①由主发电机通过厂用变压器或电抗器给厂用电系统供电。②装设独立的厂用电电源③有些电厂为保证泄水建筑物能可靠供电，还设有柴油发电机组作为紧急备用电源。④从系统中引入电源作为水电厂的厂用电或事故备用电源，即外来电源。5.了解厂用电系统常见的两种备用方式①暗备接线方式没有明显断开备用电源，只是几个工作电源之间互为备用的接线方式，称为暗备用接线方式。②明用接线方式正常情况下，有明显断开备用电源的接线方式称为明备用接线方式；6.备用电源自动投人装置(AAT)(1)备用电源自动投入装置概念备用电源自动投入装置就是当工作电源因故障断开后，能自动、迅速地将备用电源投人工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种装置。(2)备用电源方式分类明备用接线方式正常情况下，有明显断开备用电源的接线方式称为明备用接线方式；暗备用接线方式没有明显断开备用电源，只是几个工作电源之间互为备用的接线方式，称为暗备用接线方式。(3)AAT装置应该满足下列基本要求ⅰ.工作母线电压无论因何种原因消失时，AAT装置均应启动，使备用电源自动投入，以确保不问断地对负荷供电；ⅱ.电源断开后，备用电源才能投入。为了防止将备用电源投入到故障元件上，而造成事故扩大；ⅲ.AT只应动作一次。AAT只应动作一次。由于只有在工作母线发生永久性故障的情况下，才会引起备用电源投入后，继电器保护动作将备用电源断开。而这种情况下，AAT再次动作成功的希望很小，反而可能因系统受到多次冲击而扩大事故。ⅳ.动作应迅速。保证在躲过电弧去游离时间的前提下，尽可能快地投入备用电源。ⅴ.在电压互感器二次侧熔断器熔断时，不应误动作，因为此时工作母线并未失去电压。ⅵ.备用电源无压时AAT装置置应不动作。ⅶ.运行方式应灵活。在一个电源同时作为几个工作电源的备用电源的情况下，当备用电源已替代某一工作电源后，若其他工作电源又被断开，AAT仍应动作；为满足上述基本要求，AAT装置一般由启动、自动合闸两部分组成。启动部分的作用是，当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源；自动合闸部分的作用是，在工作电源断开后，将备用电源断路器投人。7.厂用配电装置低压开关电器，通常是指工作电压在交流l000V或直流1200V及以下，用来切断或接通电路的电器。常用的有闸刀开关、自动空气开关、接触器和磁力启动器等。(1).闸刀开关’闸刀开关利用拉长电弧来灭弧，是最简单的低压开关电器，用来作为接通、切断小电流电路和很小容量的电动机全电压启动的开关电器，还可配合自动空气开关来隔离电压。闸刀开关只能手动操作，用做开关电器时必须配合熔断器，在发生短路故障或过负荷时，由熔断器自动切断电路。(2).自动空气开关自动空气开关是一种可以用手动或电动分、合闸，而且在电路过负荷或欠电压时能自动分闸的低压开关电器。可用作非频繁操作的出线开关或电动机的电源开关。(3).接触器接触器是一种可供远距离操作和自动控制，而且可以进行频繁操作的低压开关电器。(4).磁力启动器磁力启动器由三极交流接触器和两个热继电器(串接在两相中)组合而成，它主要用作直接启动的鼠笼式感应电动机的远方控制设备。在过负荷时，其中的热继电器加热元件在电流作用下加热双金属片，使之弯曲，热继电器触点分离，使接触器电磁线圈断电而释放，电动机停止运行。磁力启动器可以保护电动机过负荷。(5).厂用高压开关电器厂用电系统中，用于3～lOkV电压等级的开关称为厂用高压开关。根据其能否移开的特性可分为：①移开式小车开关，②固定式开关；根据其灭磁介质的不同可分为：①少油断路器②真空断路器③sF6断路器。由于移开式小车开关在移开后有明显的断开点，所以不用配置隔离开关；且当移开式小车开关损坏后，只需将相同参数的备用小车开关插人即可恢复使用。(4)厂用电动机的运行分类：①高压电动机--额定电压为6kV、3kV；②低压电动机--额定电压为220V／380V；a．电动机的允许温度和温升电动机在运行中，温度和温升不允许超过允许值，否则影响电动机的寿命（绝缘）乃至损坏电动机，b．电动机运行时，电压与频率的允许变化范围电动机在运行中规定了电压、频率的允许变化范围。当频率在额定值时，电动机可以在95％。ll0％U。范围内运行，其额定出力不变。频率的变化，将会导致电动机的转速和转矩变化，对电动机的运行及其产品质量都会带来危害，因此在正常运行中，必须保持频率在规定的允许范围内。c.电动机振动值及窜动值的允许范围电动机在设计、制造和安装不良情况下，会造成电压不对称或机械不平衡，导致振动发生。振动严重时不仅会使电动机机械部分的零件疲劳断裂，而且会增加电动机的发热和磨损，影响电动机的使用寿命，所以对电动机振动值也必须加强监视。8.异步电动机的启动特点(1).启动电流大启动瞬间，由于定子旋转磁场以很高的速度切割转子导体，使其感应很高的电动势和产生很大的电流，以便使转子旋转起来，这时电动机的定子电流即为启动电流，一般为电动机额定电流的4—7倍。会引起厂用母线电压显著下降，这样就会对接在同一母线上的电动机的运行状态造成不良影响。一般电动机不易频繁启动，特别是大容量电动机，较大的启动电流，对电机本身造成热量积累，这不仅增加了能量损耗，而且使电动机的绝缘因过热而加速老化，缩短了电动机的使用寿命，严重时甚至烧毁电动机。为此规定，在正常情况下，允许在冷态下连续启动2～3次，在热态下连续启动l～2次，在事故处理时，可以视具体情况多启动1次。(2).启动转矩小启动转矩小，因此应尽可能采取有效措施，增加启动转矩。如绕线式电动机启动时，在转子绕组中串人启动电阻，就是为了限制启动电流和增加启动转矩。9.异步电动机的启动方法(1).直接启动。在启动时，电动机的定子三相绕组通过断路器等设备接到三相电源上，一合断路器就会加上全电压而使电动机转动。(2).降压启动。由于直接启动时，电动机的启动电流大，因此采用降压启动方式来减少启动电流。例如用Y，d(△)转换来启动定子绕组为d形接线的鼠笼电动机，当电动机启动时，先将定子接成Y形，在电动机达到稳定转速时，再改接成d形。因为采用Y接线时，每相定子绕组的电压只有d形接线的l／√3，因而Y接线启动时，线路电流仅为d形接线的l／3，这样，就达到了降压启动的目的。(3).无触点启动。利用晶闸管的导通或截止来完成电路的接通或分断，没有触点的机械动作，故称为无触点开关电器。无触点开关电器的优点是：a.在工作时不产生电弧，没有触头熔焊、磨损等现象，所以寿命长，工作可靠，几乎不需要维修，b.操作时无噪声、振动和弧光，无触点开关本身控制功率极小，保护功能齐全，保护特性容易整定等；c.除了能完成电路的通、断外，还能提供其他功能，如电动机的软启动、调速、再生制动等功能。无触点开关的缺点是：a.导通后管压降大，可达1．2v，当工作电流大时，功率损耗和发热量大，要求散热面积大，因此体积比有触点开关电器的体积大得多；b.过负荷和耐过电压能力较差，其性能受温度影响较大；c.关断时有漏电流，不能实现理想的电隔离；④价格太高，抗干扰能力较差等。10.电动机的异常运行及其事故处理电动机在运行中，经常会出现一些不正常的现象，如电动机声音异常或有焦臭味、电动机振动、过负荷、轴承和绕组温度升高、电动机电流增大及转速变化等，这些异常虽然不会使电动机保护动作跳闸，但已影响到电动机的安全运行。当发现上述现象时，值班人员应仔细观察所发生的现象，判断故障原因，必要时立即汇报值长，经联系切换运行方式，将电动机停用，进行检查。(1)．电动机缺相运行现象:电流表指示上升或为零(如果正好安装电流表的一相发生断线时，电流表指示为零)；电动机本体温度升高，同时振动增大、声音异常。处理。立即启动备用设备，停止故障电动机运行，通知值长派人进行检查。在处理故障时，应首先判断是电动机电源缺相还是电动机定子回路故障。(2)．电动机本体发热电动机在运行中发现本体温度和温升比正常情况显著上升，且电流增大时，值班员应迅速查找原因，并按下述原则进行处理：(检查所带机械部分有无故障(是否有摩擦或卡涩现象)，负载是否增大，通风系统有无故障,各相电流是否平衡，判断是定子绕组故障还是缺相运行，定子铁芯故障引起的温度升高,根据情况，停机处理。(3)．电动机发生振动，超过规定允许值范围振动可能有以下原因：电动机与所带动机械的中心对得不正；②电动机转子不平衡；③电动机轴承损坏，使转子与定子铁芯或绕组相摩擦(即扫膛现象)；④电动机的基础强度不够或地脚螺丝松动；⑤电动机缺相运行等。二、厂用直流系统1.了解厂用直流系统接线图；2.了解厂用电及直流在水电厂中的重要性以及用途；⑴重要性电池组提供的电源电压平稳、保护动作可靠，特别是厂用电消失后，蓄电池组仍能够短时正常供电，所以绝大多数水电厂都设有直流供电系统。⑵用途电厂的直流电源一般是由蓄电池组提供的，直流电源主要作为操作、保护、信号、逆变、事故照明和机组的初始励磁等的电源。3.蓄电池的种类和形式根据蓄电池的电极和电解液所用的物质不同，可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。蓄电池的串联个数决定于直流系统电源的工作电压，如220、110、48、24V等。阀控式密封铅酸蓄电池将蓄电池全部封存起来，在运行当中不用添加液体和减少气体的排放机会，采用智能巡检对蓄电池进行智能控制，选择合适的时间对蓄电池进行充电，从而减少蓄电池过充电和欠充电，所以其故障机会大为减少，使用寿命也得以提高。4