发电厂母线电压高_发电厂启动给水泵时对厂用母线电压的影响研究

　　[摘要]主要针对锦能公司10kV电缆频繁击穿故障的原因进行分析,除电缆终端头制作工艺有问题外,还有诱发原因,就是在启动电动给水泵时,造成未启动段10kV工作母线电压升高,从而造成该段母线过电压,多次过电压致使该段母线所接带的电气设备电缆击穿及380V开关烧损。通过对辅机运行方式的调整,以及启动电泵时对10kV母线电压的调整,可以有效的防止电气设备电缆击穿及380V开关烧损。
　　[关键词]给水泵母线过电压
　　中图分类号:TM6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120009-02
　　
　　锦能公司#1机组分别于2008年4月8日由于#1炉B炉水循环泵开关下部电缆故障造成#1机组非停,2008年5月2日由于空冷备用变1E电缆终端头与#1炉A炉水循环泵开关下部电缆头相继故障造成#1机组非停。在20多天内由于电缆原因造成#1机组两次非停,应认真分析其产生的直接与间接原因。
　　经过相关技术单位分析,电缆头故障与电缆头的制作工艺有直接关系,由于电缆终端头在制作工艺上存在一定的问题,从而导致电缆击穿故障。这只是电缆击穿故障的直接原因,还应该分析一下间接原因即诱因是什么?通过启动电动给水泵时,对10kV母线电压的观察发现在启动电动给水泵时,未启动电动给水泵的10kV母线电压升高,有时会过电压,依此可以判断启动电动给水泵是造成10kV母线过电压的根本原因,也是造成电气设备电缆击穿故障及380V开关烧损故障的诱因。
　　
　　一、锦能公司500kV一次系统情况
　　
　　陕西国华锦能公司4x600MW发电工程,已全部投入商业运营。500kV升压站采用一个半断路器的接线方式,共四串。发变组采用单元接线方式,两回出线送至忻都站,再由忻都站通过三回出线送至石北站,整个输电线路全长432km。升压站接线方式:
　　第一串:#1发变组、锦忻Ⅰ线经三台开关与Ⅰ、Ⅱ母线连接。
　　第二串:#1降压变、#2发变组经三台开关与Ⅰ、Ⅱ母线连接。
　　第三串:#3发变组、#2降压变经三台开关与Ⅰ、Ⅱ母线连接。
　　第四串:#4发变组、锦忻Ⅱ线经三台开关与Ⅰ、Ⅱ母线连接。
　　
　　二、高压厂用电源的接线方式
　　
　　每台机组配置一台SFF10-63000/20的分裂式高压厂用变,其直接从发电机机端封闭母线接出。高压厂用变低压侧采用中阻接地方式,两个低压侧各接带一段10kV工作母线。每段工作母线的工作电源与备用电源之间切换方式采用快切装置实现,正常情况下工作电源与备用电源之间采用并联方式相互切换,事故情况下工作电源与备用电源之间采用串联切换。
　　
　　三、高压厂用母线所接带负荷的分配及其运行方式
　　
　　(一)高压厂用母线所接带负荷的分配
　　1.10kV工作A段母线接带的负荷:C炉水循环泵、A密封风机、C磨煤机、B磨煤机、A磨煤机、A炉水循环泵、锅炉变A、A凝结水泵、A引风机、A一次风机、A送风机、电除尘变A、空冷变C、空冷变A、C电动给水泵电源Ⅰ、B电动给水泵电源Ⅰ、A电动给水泵电源Ⅰ、汽机变A。
　　2.10kV工作B段母线接带的负荷:B密封风机、F磨煤机、E磨煤机、D磨煤机、B炉水循环泵、锅炉变B、B凝结水泵、B引风机、B一次风机、B送风机、电除尘变B、空冷变D、空冷变B、C电动给水泵电源Ⅱ、B电动给水泵电源Ⅱ、A电动给水泵电源Ⅱ、汽机变B。
　　
　　(二)负荷运行方式
　　正常方式下磨煤机运行A、B、C、D,引风机、一次风机、送风机两台都运行,炉水循环泵三台全部运行,凝结水泵、密封风机运行一台(定期工作时,这两个辅机每半月切换一次),电动给水泵在负荷低于55%时运行一台,负荷高于55%时运行两台,且在晚峰后早峰前机组负荷低于55%,因此电动给水泵经常启停。
　　
　　四、给水泵运行方式
　　
　　1.锦能公司地处陕西北部,此地区蕴藏丰富的煤矿资源,但地表植被并不发达,多为沙丘地带且缺水,因此锦能公司为不过多浪费水资源而采用直接空冷技术,从而节约大量水资源。出于多种原因,锦能公司给水系统采用三台60%给水流量的电动给水泵,而未采用两台汽泵和一台30%给水量的启动电泵给水方式。为了保证电动给水泵运行方式灵活,所以每台电动给水泵分别从本机组的两段10kV工作母线上各接一路电源。
　　2.正常运行方式下,如果机组负荷超过330MW时,则需启动两台电动给水泵运行。如果机组负荷在330MW以下时,运行一台电动给水泵,既可满足锅炉给水量的要求。在低谷期间,机组负荷低于330MW,运行一台电动给水泵就可以满足要求,从机组的经济性考虑,在低谷期间每台机组运行一台电动给水泵;高峰时再启动一台电动给水泵,以满足锅炉给水的需求。
　　
　　五、启动电动给水泵对10kV母线电压的影响
　　
　　10kV辅机设备的运行方式造成10kV工作两段的母线电压有所偏差,最大情况下相差100V左右,这主要是凝结水泵的运行方式引起的。我公司的电动给水泵电动机容量为11000kW,启动电泵时消耗的无功很大,无功大约需要110-120MVar。在启动电泵电泵时,如果启动电动给水泵的10kV母线段电压低,则会造成这段母线上低厂变接带的0.4kV设备跳闸。因此,在启动电泵时需将10kV母线电压调高一些,这样就会带来一定的弊端。启动电泵的母线由于电泵的启动造成母线电压低,因此发电机的励磁调节系统就会启动,从而使发电机的无功增高,这样就会造成没有启动电泵的母线电压会升高,通过启动电泵过程跟踪,发现启动电泵时,10kV母线电压最好控制在10.6-10.7kV之间,这样就会将没有启动电泵的10kV母线电压控制在11kV以内,而且也不会造成0.4kV电气设备跳闸,这时启动电泵的母线电压会降至9.13kV左右。如果10kV母线电压在启电泵时超过10.7kV,就会造成没有启动电泵的10kV母线电压超过11kV,这对电气设备绝缘是非常不利的,因此,启动电泵时致使10kV母线电压升高,有可能是造成电缆终端头故障的一个诱因。
　　启动电动给水泵时的10kV母线电压值及电动给水泵的启动时间见表1,通过数据我们可以看出,当启动电动给水泵时,未启动电动给水泵的母线电压会上升,电动给水泵的启动时间大约12秒左右。
　　根据机组凝结水泵运行方式,启动电动给水泵母线电压的变化情况:
　　#4机组B段凝结水泵运行时,启动B段给水泵对10kV母线电压的影响:
　　A段10.789kV上升至11.109kV,稳定后降至10.797kV;
　　B段10.877kV降至9.19kV,稳定后升至10.853kV。
　　发电机无功变化:125MVar上升至236MVar,稳定后降至129MVar
　　#1机组B段凝结水泵运行时,启动B段给水泵对10kV母线电压的影响:
　　A段10.685kV上升至10.996kV,稳定后降至10.765kV;
　　B段10.818kV降至9.177kV,稳定后升至10.763kV。
　　发电机无功变化:119MVar上升至231MVar,稳定后降至121MVar
　　#2机组启机过程中,A凝结水泵运行,启动A段电动给水泵对10kV母线电压的影响:
　　A段10.682kV降至9.061kV,稳定后升至10.657kV;
　　B段10.691kV上升至11.02kV,稳定后降至10.752kV。
　　发电机无功变化:68MVar上升至182MVar,稳定后降至71MVar
　　从以上数据可以认识到,在启动电动给水泵时,10kV母线A、B段的电压不宜过高,如果过高就会造成未启动电动给水泵的母线过电压。另外启动电动给水泵时应与运行的凝结水泵分开,启动另一段母线的电动给水泵,将母线电压调至10.6kV,这样在启动电动给水泵时,就不会造成未启动电动给水泵的母线过电压。
　　
　　六、调研其它电厂启动电动给水泵时对10kV母线电压的影响
　　
　　通过对相关电厂的调研,了解到以下设备参数,500kV母线电压控制在523kV左右,10kV母线电压正常工况下运行在10.1kV。曾发生过启动电动给水泵时造成空冷风机跳闸,因此启动电泵时将10kV母线电压调至10.4kV。在启动电泵时,启动电泵的10kV母线电压降至9.6kV,完全能够满足380V电气设备的运行要求。达拉特电厂与锦能公司不同的地方有两点,一点是励磁系统不同,达拉特电厂是美国GE公司生产的,锦能公司是瑞士ABB公司生产的;另外一点是500kV母线电压有些差异,锦能公司500kV母线电压控制在535-540kV之间。至于锦能公司在启动电泵时为什么10kV母线电压降数值会比达拉特电厂要大,还需要从系统参数上进行分析,这要通过计算才能得出结论,所以要请有关专家进行核算。通过计算得出锦能公司在运行机组数不同工况下启动电泵时的最佳电压值,以防止由于电泵的启动造成未启动电泵的10kV母线电压过高,造成电气设备故障。
　　
　　七、结论
　　
　　通过启动电动给水泵时,对10kV母线电压数值变化的跟踪,在一般情况下,启动电动给水泵前将启泵的母线电压调整到10.6kV左右,启动电动给水泵后,另一段10kV母线电压不超过11kV,从而防止了10kV母线过电压,这样就会减少电气设备故障的几率。
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