水电站大坝柴油发电机的改造

陈大辉

（中电投贵州金元集团股份有限公司黔北水力发电总厂，贵州 遵义 563000)

水电站大坝柴油发电机的改造

陈大辉

（中电投贵州金元集团股份有限公司黔北水力发电总厂，贵州 遵义 563000)

介绍了某水电站厂用电系统及大坝柴油发电机存在的问题，分析了技术改造的必要性和技术要求，提出了改造方案的实现方式。改造实施后，有效提高了该水电站备用电源的可靠性，为解决类似问题提供了参考。

水电站；柴油发电机；厂用电；可靠性

1 概述

柴油发电机以柴油机为原动机，拖动同步发电机发电，是一种中、小型的发电设备，具有机动灵活、投资较少、启动方便、运行平稳可靠等优点，不仅受各种自然气候和地理环境影响较小，还可全天候发电。因此，这种起动迅速、操作维修方便、投资少、环境适应性较强的发电装置，在水电站中作为备用和应急电源的首选得到了广泛应用。

2 存在问题

2.1 厂用电系统接线方式

某水电站的厂用电系统接线方式，是由发电机出口6.3 kV母线经1台厂用变压器带400 V厂用母线运行，大坝电源配电柜从400 V厂用母线上接入，柴油发电机出口经1台断路器接入大坝电源配电柜。此种厂用电系统运行方式比较薄弱，若厂用变压器发生故障或6.3 kV母线失压，则会导致厂用电消失，此时必须启动柴油发电机才能保证厂用电系统的正常运行。

2.2 厂用电的可靠性

该水电站只有1条35 kV的输电线路接入110 kV变电站，且距离变电站较远，遇雷雨天气易发生线路跳闸、机组停运故障，就会导致厂用电失压。在特殊天气时，厂用电的可靠性不高。

2.3 设备陈旧

该水电站柴油发电机的型号为120GF5-1，额定容量150 kVA，额定功率120 kW，额定电压400/230 V，额定电流217 A，额定功率因数0.8，额定转速1 500 r/min，相数为3，由贵州柴油发电机厂生产，于1992-01-05投运，现已运行22年，设备陈旧，因此故障率较高。

2.4 其他问题

(1) 该柴油发电机是工程遗留设备，修复频繁，修理费高，维护工作量大，且备品备件已无法购买。

(2) 该柴油发电机需要预热几分钟才能启动，在汛期出现紧急情况下不能及时启动。

(3) 该水电站正常发电放水流量22.5 m3/s，水库调节库容3 300万m3，调节库容小。据统计，在2012、2013年汛期泄洪水量分别为15 551万m3、11 536万m3。从泄洪水量分析，该水电站在汛期泄洪操作较频繁，只有备用电源可靠，才能保证防汛安全。

3 改造的必要性

由于作为备用电源的大坝柴油发电机不可靠，该水电站防汛压力大，遇到特殊天气需要泄洪时，若厂用电消失，柴油发电机将不能正常启动带厂用电，就会发生如下事件：

(1) 大坝上游入库流量大于机组发电流量时，水库水位会持续上涨，因泄洪闸门不能开启泄洪，将导致水漫大坝事故；

(2) 因厂房集水井排水泵不能工作，集水井的水得不到及时排出，集水井水位上升，将导致水淹厂房事故；

(3) 厂房周围流入厂外集水井的集水不能及时排走，将导致水进厂房事故；

(4) 当厂用电失电时间较长，压油装置油压降低，不能对导叶进行开关操作，将导致机组不能正常启动。

4 大坝柴油发电机改造的技术要求

4.1 技术参数

柴油发电机额定容量：150 kVA；额定功率：120 kW；额定电压：400/230 V；额定电流：217 A；额定功率因数：0.8；额定转速：1 500 r/min；相数：3相。

4.2 启动方式

柴油发电机控制器具有自动和手动启动方式。当自启动信号输入或人工按下启动按键时，控制器便自动完成自启动、运行、故障停机保护等程序控制和过程控制。

4.3 自动监控功能

自动监控发电机在启动、怠速、升速、全速等过程的速度变化，自动完成启动电机的投入与撤出、转速过高与过低的超限停机、速度正常后输出运行(合闸)信号等动作。

4.4 运行状态显示功能

根据系统当前的运行状况，柴油发电机控制器通过指示灯或控制器上的液晶屏显示设备当前的各种状态，包括：待机、开机、供油、自启动、怠速延时、正常运行、冷却停机、紧急停机等。

4.5 运行参数显示功能

柴油发电机启动后，在控制器显示屏上能显示柴油发电机组频率、电压、油压、水温、运行时间及蓄电池电压等实时数值。

4.6 保护及信号功能

柴油发电机控制器具有保护功能，具有欠频(启动转速过低、启动电机与启动飞轮打滑)、过频、低电压、低油压、水温高等保护功能。

柴油发电机控制器还具有信号功能，具有欠频、过频、低电压、低油压、水温高、启动失败、停机失败等信号，并将上述信号通过报警器输出。

柴油发电机控制器的保护及信号功能的整定值可以根据用户需要进行调节。机组在自启动及运行过程中若出现异常，可通过监控系统及控制屏上相应的指示灯进行显示。

4.7 油箱要求

(1) 柴油发电机储油箱容量为100 L，储油箱具有油位标尺。

(2) 柴油发电机本体具有日用燃油箱。

4.8 启动电源

采用24 V蓄电池组，作为柴油发电机的启动电源。

4.9 蓄电池和充电机

(1) 24 V蓄电池组电源为2节蓄电池组成。

(2) 由1台充电机为24 V蓄电池组充电。

(3) 充电机和24 V蓄电池组分层放在1个控制箱内。

(4) 充电机交流电源空气开关装在控制箱内。

4.10 正常启动条件及启动时间规定

(1) 柴油发电机的启动时间应控制在15 s内。

(2) 柴油发电机启动15 s内，电压必须达到400 V，频率必须达到50 Hz。若不能满足此要求，柴油发电机将自动跳闸。

(3) 柴油发电机只有在水温、油压且启动电压满足要求时才能启动，若上述任一条件未得到满足，则闭锁柴油发电机启动。

(4) 柴油发电机电压和频率达到额定值时，满足自动合上柴油发电机出口断路器的要求。

5 改造方案的实现方式

(1) 本次改造只是对柴油电机本体进行更换，功能应满足上述技术要求，原用380 V动力电缆无需更换。

(2) 柴油发电机的外用存储油箱与柴油发电机本体单独安装，油位标尺随存储油箱一体。

(3) 柴油发电机与蓄电池的二次线缆通过线槽走线方式实现。

(4) 柴油发电机的烟筒直通外界。

6 结束语

通过对此次柴油发电机的改造，运行人员对柴油发电机的操作变得更加简单，监视变得更加方便，且增加了柴油发电机的保护和自动功能，使其运行更加安全可靠，有效保障了该水电站的备用电源，大大降低了安全风险。

参考文献：

1 电力工业部西北电力设计院．《电力工程电气设计手册》(电气一次部分)[M]．中国电力出版社，1998.

2 电力工业部西北电力设计院．《电力工程电气设计手册》(电气二次部分)[M]．中国电力出版社，1998．

3 王庆忠，达 艳．水电厂发电机油压装置控制系统改造[J].电力安全技术，2013(1)．

4 金德智，朱建成，董勇卫．发电机内冷水箱水位异常分析[J]．电力安全技术，2011(1)．

5 GB2820—1990工频柴油机组通用技术条件[S]．

(来源：云南电网公司网站 2015-02-28)

2014-10-22。

陈大辉(1974-)，男，助理工程师，主要从事水电厂生产及运行工作，email：442167920@qq.com。