水电厂电气设备系统的改造简介

水电厂电气设备系统的改造简介

潘力生

甘肃电投河西水电开发公司甘肃张掖734000

摘要：目前，市场竞争越来越激烈，因此水电厂要想占有一席之地就必须让机电设备处于安全、稳定的运行状态。电气设备的保护是水电厂一项重要工作，但是由于水电厂的系统比较复杂，因此做好这项工作具有一定的挑战。

关键词：水电厂；电器设备；改造技术

1案例介绍

某水电厂总设计库容为300万m3，总装机容量为3×15MW+2×7MW，年平均发电量为1.98亿kW/h，电厂采用单回110kV出线，然后将电能输送到距离电厂5km一座330kV升压变电所。水电厂自2000年投运至今，所使用设备已经缺陷频发、备件采购困难、技术性能较低，安全生产状况不能满足电网要求，对电厂也造成较大的经济损失。为了提高设备运行的稳定性和安全性需要对设备系统进行改造。

2水电站关于电气设备的升级改造

公司技术人员与设计单位、设备供货单位相关人员对电厂现场情况作了仔细勘察并进行详细的探讨后，根据目前该电厂电气设备领域控制系统性能不高，设备老旧，安全系数低及技术落后等现状，重点对保护系统、计算机监控系统、励磁系统、调速系统及高低压开关设备等方面提出3年滚动升级改造方案。

2.1计算机监测与控制系统改造

该发电站综合自动化监测与控制系统的改造在满足无人值守或少人值守要求下，拆除包括计算机主机、现地控制单元等设备在内的原有计算机监控系统，包括5台套LCUA1、LCUA2屏、集中控制台、2台操作员工作站和2台工程师工作站等设备在内的中控设施，将原南京南瑞MB80替换为莫迪康GE90-30，操作系统由Linux改为windows。改造完成后，发电厂日常运行全部由计算机监控系统来完成，操作员工作站按照双重化标准进行设置。自动准同期采用WX-98D、测速装置采用TDS4338、温度巡检采用XSL/A64RS2V1、时钟系统采用CT-GPS25。发电厂原有闸门远程控制系统因不符合安全管理规定，保留原有监视功能，取消远程操作功能。原有辅机监控系统在机组LCU改造中分担部分功能，油、水、气系统采用现地控制单元与上位机双网通讯，经过整合后取消原辅机监控系统。

至此监控系统单元扩充，综合控制除工业电视、火灾报警、水情测报三部分外，其余各系统全部整合在中控主机中，极大简化了原有的分散系统。现仅需2名值班人员即可实现全电厂5台机组的操控。

2.2保护系统改造

电站原保护装置配备采用南瑞继保的MGT系列保护装置，因主接线采用扩大单元接线，故发电机配备差动主保护、发电机后备保护和接地保护，变压器采用差动和后备保护、单母线保护、LFP941B线路高频保护。为满足电网发展需要，首先将线路高频保护改造为CSC-160光纤纵差，保护内容由原先的高频、距离、零序变更为电流差动、接地、零序、失灵等。改造后线路保护范围更全面、动作更灵敏、判断更准确。发电机保护、变压器保护和厂变保护分别采用南瑞继保PCS-985RS、PCS-9671D、PCS-9681D、PCS-9661D及PCS-9621D站用变保护装置，保护装置内功能即保留原有功能，且改造后的发电厂元件保护装置具有与计算机监控系统通信接口的功能，技术先进，可靠性高。在定值修订中，大量增加网络参数，实现了上位机状态、历史数据、定值单查询功能，且同类保护装置模块化的单元设置，同类替换性强，汉化操作界面清晰明了，电容触控屏操作灵活可靠，在周边强电磁干扰下，至目前工作正常。

2.3励磁系统改造

电站原励磁系统采用广州电器科学研究院生产的型号为LTW6200型静态励磁系统装置，自2000年投运，历经16年，运行状况可靠，但均属于超年限运行，出现通道电源板老化严重，备用通道跟踪滞后、励磁电源模块运行不稳定等异常现象，且备件已停止生产，软件更新困难。改造范围共有励磁调节柜、双整流柜、灭磁柜共计5台套，继续选用广科所最新研发的LTW9100励磁系统，要求励磁系统具备发电、调相、进相等功能、双柜并列均流功能，具有2倍额定励磁电压和2倍额定励磁电流强励能力，灭磁采用常规逆变灭磁与故障状态下非线性电阻灭磁两种方式，与下位机信号传输方式除保留原硬接点模式外，扩充网络通讯功能，装置所有信息实时传输至下位机数据库综合判断。优化起励功能，原励磁起励模式采用直流起励，改造后起励方式替换为残压起励为主，延时判断后直流辅助起励模式，大大改善了起励失败出现的几率。

2.4调速器的改造

电站原机组调速器使用武汉三联水电控制设备公司生产的WT-PLC/SLT型全数字微机调速器，多年使用后出现调速器调节迟缓，机组在开停机过程中频率跳跃较大等现象，另外，调速器电路板老化，人机界面对话困难，调试复杂，厂家已经不生产此类产品，损坏件无法维修，替换件已停止生产，改造势在必行。经多方讨论后，决定将调速器改造分两种情况进行，对于采用步进电机式调速器，采用全面改造模式，拆除原步进电机调节器控制柜、主配压阀、调速器油路、过滤系统，替换为液压数字逻辑插装阀组与高速开关阀、开停机脉冲阀、紧停阀、手动控制阀、滤油器等组合的液压随动系统。对于采用数字阀调速器，主要更换调试器电控系统，加装调速器分段关闭和事故配压阀，当机组转速过高，调速器关闭导水机构操作失灵时，事故配压阀接受过速保护信号动作将调速器切除，油系统中的压力油直接操作接力器，紧急关闭导水机构，防止机组过速。以上改造模式均不替换原有二次配线，但加装以太网通讯功能，在保留硬接点状态显示功能的下，网络通讯极大的加强了功能模块与监控系统的信息交流，在监控主机及现地LCU上能够正确反映调速器的运行状况为无人职守，全自动控制创造了条件。

电站原有的气、油、水系统非电量监测变送器，配置不健全或根本没有进行配置，在改造过程中设置分散控制单元。因多年使用状况及国家二次设备安全防护要求等因素，分散控制单元采用莫迪康PLC，开入、开出、模入均保守选型，尽量减少冗余。各传感器采用国产已完全能够满足安全生产要求。

结论

通过对水电厂电气设备进行升级改造，有效提高了设备运行的可靠性以及设备运行的自动化水平，保证了设备的高效率运行，具有显著的经济效益，值得类似工程借鉴引用。

参考文献

[1]彭光.试论如何提高电厂电气设备的运行效率[J].机电产品开发与创新，2013，26（3）：84-85.