1 存在的問題
復式整流裝置具有投資少、效率高、維護簡便等特點,在小型水電站設計中,廣泛采用其作為電站的操作電源。但復式整流裝置常常受到發(fā)電機勵磁方式和自動化程度的限制,可靠性相對較差。如隆回縣木瓜山水電站裝機4*1000kW,采用YT-600型機械調(diào)速器,測頻元件為永磁機,且與發(fā)電機同軸運行,其1-2號機組設計為復式勵磁,3-4號機組設計為可控硅勵磁,并外接起勵電源,全站的操作電源設計為復式整流裝置,進水閘閥為手動/電動操作,機組采用油壓手動剎車。在10多年的實際運行中,由于受設計上的局限,常常出現(xiàn)如下問題:
(l)系統(tǒng)因故突然解列,電站的運行機組本該立即跳閘,可有時機組的油開關未能跳開。
(2)系統(tǒng)如果在晚上發(fā)生解列,電站的廠用電隨即消失,廠房一團漆黑,值班人員難以及時對故障進行處理。
?。?)由于3-4號機組為可控硅勵磁,其起勵電源總是要從其他機組獲得,即要待其他某臺機組開動后,3號(或4號)機才能獲得起勵電源,再升壓運行。
過去一些水電站,為了配合提高運行可靠性,有的特意另設一套備用電源(如蓄電池組),有的還另外安裝一臺小容量機組,以彌補使用復式整流型操作電源存在的缺陷,來滿足水電站各種工況下的運行操作。但這些補充設計不僅增加了工程造價,而目還增加了設備的維護工作量。
2 改進方法
由于復式整流型操作電源不能全部滿足水電站對直流系統(tǒng)的技術要求,廠用電突然消失,使得操作電源中斷,給電站保護控制、廠房事故照明、機組關閘剎車等帶來了一定的影響,迫切需要在設計上給予完善和改進。
2.1基本原理
在正常情況下,利用復式整流裝置作為水電站的操作電源;在與系統(tǒng)解列后的其他情況下,利用永磁發(fā)電機引出一路電源,經(jīng)整流后提供給操作母線,作為事故電源。由復式整流和永磁機整流獲得的兩種電源,通過改進設計實現(xiàn)自動切換,并在任何情況下,均能給機組提供起勵電源。當機組與系統(tǒng)突然解列時,只要不是水力機械事故,調(diào)速器能自動關閉“空載”,值班人員將其切至“手動”方式下運行,可以獲得較長時間的操作電源;退出飛擺電機后,還能增加永磁機的短時可用功率。根據(jù)上述原則和木瓜山水電站的實際,對原典型設計圖做了一些改進(見圖1)。
在正常情況下,操作電源從廠用電經(jīng)復式整流獲得,由于二級管的反向特性,整流板IZ不導通,且接觸器C在斷開位置,永磁機不帶額外負荷;在其他情況下,操作電源從運行的永磁機獲得:
(1)當系統(tǒng)突然解列時,廠用電消失,低電壓繼電器l-2YJ對動作,去起動接觸器C,某臺永磁機電源經(jīng)轉換開關ZK、整流變
壓器B、整流板IZ自動切換供給操作母線,充當事故電源;
(2)在機組靜止時開機,如果系統(tǒng)有電,則只要按住QA,起動接觸器C,經(jīng)2Z給某臺機組起勵;如果系統(tǒng)無電,則只要開動機組達到一定轉速時,接觸器自然起動,給操作母線提供電源,也給某臺機組提供起勵電源,倘若永磁機容量不能同時滿足操作母線和機組起勵的負荷需求,可在IZ前設一切換開關CK,起勵時暫時退出操作母線負荷,完成后即可恢復廠用電。
為了可靠,平時CK放在投入位置,ZK投放在運行的某臺永磁機電源上。由于在正常情況下接觸器C斷開,永磁機并未投入到操作電源回路中來,只是做好準備,一旦與系統(tǒng)解列,永磁機則通過改進的設計回路自動投入事故操作電源和事故照明電源。起到了一機多用的效果。