海勃湾水电站防汛电源系统技术改造的可行性研究论文_王福善

海勃湾水电站防汛电源系统技术改造的可行性研究论文_王福善

摘要:海勃湾水电站1-8号泄洪闸门由2号柴油发电机供电,9-16号泄洪闸门由1号柴油发电机供电。发生全厂停电需紧急启动泄洪闸时,1号柴油发电机无法启动则9-16号泄洪闸门无法开启,2号柴油发电机无法启动则1-8号泄洪闸门无法开启。为提高泄洪闸门的供电可靠性,避免因柴油发电机故障造成部分泄洪闸门无法启动情况的发生,本文在提出防汛电源系统技术改造的同时,对改造后的电压降等技术问题进行了论证,有利于指导海勃湾电站技术改造的施工过程以及指导改造后泄洪闸门运行方式的调整。

关键词:防汛电源;柴油发电机;泄洪闸门;电压降;油泵;电压校验

0引言

海勃湾水电站位于内蒙古自治区乌海市境内的黄河干流上,下游87km处为三盛公水利枢纽。海勃湾水电站是一座防凌、发电等综合利用的工程。电站为河床式,右岸布置电站厂房,左岸布置泄流建筑物。电站装机容量为90MW。海勃湾水电站水库正常蓄水位1076.0m,总库容4.87亿m3,汛期根据来水、来沙情况调节水库水位运行,凌汛期根据上下游防凌要求统一调度运行。海勃湾水电站共设16孔泄洪闸门,由8个泄洪闸控制室控制,一个闸室控制两个泄洪闸门的启闭。电站设两台柴油发电机,分别作为1-8号泄洪闸门和9-16号泄洪闸门的防汛电源。泄洪闸门正常由厂用电源供电,厂用电源及外引电源失电时由柴油发电机供电。

1防汛电源系统技术改造的意义

海勃湾水电站是黄河治理开发规划中确定的梯级工程之一,为日调节水电站,汛期可减轻下游段防汛压力,凌汛期可减轻下游段防凌压力。电站主要建筑物设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为 2000 年一遇,一旦厂用电源及外引电源失电,每孔泄洪闸门均变为单电源供电,供电可靠性大大降低,如在汛期出现此种情况有可能造成水淹厂房、漫坝、跨坝等险情的发生,库区紧邻乌海市市中心,距离乌海市火车站3km,距离110国道仅1km,若出现库区溢水,带来的损失不可估量。提高电站防汛电源系统的可靠性意义重大,也刻不容缓。

2防汛电源系统技术改造的实现方式

从保安配电室盘柜敷设电缆至5-8号泄洪闸控制室内供电,从坝上400V配电室盘柜敷设电缆至1-4号泄洪闸控制室内供电。1号柴油发电机启动后1-16号泄洪闸门均能正常开启或关闭;2号柴油发电机启动后1-16号泄洪闸门均能正常开启或关闭。

3需要考虑和分析的问题

3.1柴油发电机容量能否能满足泄洪闸启闭需要。

海勃湾水电站共安装两台柴油发电机,其中1号柴油发电机带保安动力盘供电,其额定容量为750kVA,额定功率为600kW,2号柴油发电机带坝上400V 5M供电,其额定容量为450kVA,额定功率为360kW,泄洪闸油泵电动机额定功率75KW。单从容量来看,1号柴油发电机容量满足8孔泄洪闸门同时启闭,2号柴油发电机容量满足4孔泄洪闸门同时启闭。

3.2技术改造后最不利点电压降计算。

此次技术改造所用电缆与目前所用电缆型号一致,均为VV22-3×150mm+1×95mm,柴油发电机至供电最远端距离为500m。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆柴油发电机至最不利点电压降为[1]:

△ U%=173/U*Ig*L*(rcosΦ+xsinΦ)

=173/380*142*0.5*(0.128*0.8+0.075*0.6)

=4.76%

最不利点电动机端电压为1-4.76%=95.24%,大于70%,满足要求[4]。

3.3电缆载流量校验。

油泵电动机额定电流为142A,技术改造所用电缆VV22-3×150mm+1×95mm,该电缆在空气中敷设时的允许载流量为272.19A,校正系数为0.91*0.8*0.97=0.7,校正后的允许载流量272.19*0.7=190.5A>142A,满足要求[2]。

3.4柴油发电机空载启动最大单台容量电动机时,按母线允许电压降校验发电机容量。

海勃湾水电站2号柴油发电机较1号柴油发电机容量小,取2号柴油发电机带8号闸室油泵电动机为校验对象。发电机空载启动油泵电动机时,发电机母线允许电压降校验发电机容量可按下式计算[3];

S≥PKqdCX、、d/(ηdcosΦd)(1/△E-1)

=75*5*0.67*0.25/0.8*(1/0.25-1)

=235.5KVA

2号柴油发电机容量为450KVA,大于235.5KVA,容量满足要求。

4施工工程中的注意事项及运行方式的调整

4.1施工过程中的注意事项

技术改造所用电缆非阻燃及耐火电缆,虽然经本文3.3校验,电缆载流量有极大富裕,但也不应将所有电缆均敷设于同一电缆沟中,一旦电缆着火,将导致所有泄洪闸门均无法启闭。海勃湾水电站泄洪闸段有两条电缆沟,建议由1号柴油发电机供电的电缆均敷设于下游侧电缆沟,由2号柴油发电机供电的电缆均敷设于上游侧电缆沟,这样即使发生电缆着火,所有泄洪闸门均还有一路电源。同时依据[2]的规定,长距离电缆沟相隔约100m处应设置防火分隔,施工过程应严格执行规范要求。

4.2运行方式的调整

虽然通过3.1的计算得出1号柴油发电机容量满足8孔泄洪闸门同时启闭,2号柴油发电机容量满足4孔泄洪闸门同时启闭的结论,但由3.4的计算我们可以看出按母线允许电压降来计算时2号柴油发电机仅够满足1台油泵电动机的启动,1号柴油发电机容量可满足3台油泵电动机同时启动,若超出此台数,母线电压将不满足要求。以最不利的2号柴油发电机供电来规定运行方式是应该的,也是合理的。我们可以得出结论:海勃湾水电厂泄洪闸门在由柴油发电机供电时不得同时启动1台以上的油泵电动机,但可以在一台启动后再启动另一台,最大同时运行台数不得超过4台。

5结束语

柴油发电机是海勃湾水电厂的最后一道“生命线”,作为最后一道屏障,我们就要更加有效的利用,将他的作用最大化,本文提到的技术改造就是将他的作用最大化的一种方式。当然,我们永远也不希望启用这道“生命线”,所以,平时我们要加强厂用电源的维护保养,做好厂用电源失去时的事故预想,在厂用电源失去时及时启动柴油发电机以保大坝平安。

参考文献

[1]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册 电气一次部分[M].北京:中国电力出版社,1989:863-874.

[2]中国电力企业联合会.GB50217-2018,电力工程电缆设计标准[S].北京:中国计划出版社,2018.

[3]水利水电规划设计总院.NB/T 35044-2014,水力发电厂厂用电设计规程[S].北京:中国计划出版社,2014.

[4]电力规划设计总院.DL/T 5153-2014,火力发电厂厂用电设计技术规程 [S].北京:中国计划出版社,2014.

论文作者:王福善

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第15期

论文发表时间:2019/12/12

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