水电站水泵运行时断路器开断最佳负荷值分析

蒙红生

摘 要：本文主要以水电站水泵运行时的工作情况为参照，对水泵运行时断路器开断的最佳负荷值设定进行了分析，希望通过分析能够帮助工作人员更好的确定断路器开断时候的最佳负荷值。

关键词：水电站；水泵运行；断路器开断；最佳负荷值

前言

通过对水电站水泵运行状态的研究发现，水泵水轮机在转轮和叶片装置中出现一定的应力时，此时的水泵水轮机正处于过渡运行状态。水轮机的应力水平会因为流水和转轮的共振得到相应提高，这一现象的出现主要受以下几个因素的影响：水泵机组导叶片数量，水泵机组转轮装置叶片数量，运行过程中承受的负荷和导叶装置关闭速度等因素。所以，在水电站的水泵运行中要对应力数值进行严格的控制，保证应力对水电机组的正常工作影响降到最低。为了确保水电站水泵运行时状态良好，在水电站水泵运行时，断路器开断的最佳负荷值就需要进行详细的分析，设定最佳负荷值，本文就是结合实际生活和工作经验进行最佳负荷值的分析和选定。

1.水电站水泵运行概况

当水电站拥有4台水泵水轮机的状况下，水泵机组正常运行状态下的单机容量若设置为300MW，额定水头长度设置为244m，转轮部件半径参数为2400.0m，正常运行下的额定转动速度设定为大约300r/min。水电站采用ABB公司生产的断路器，这种断路器对应的开断故障电力次数为6次，这就说明了当电流值越大时，相对应的开断电路器的使用寿命越短。

2.断路器开断最佳负荷值的选定方案

根据以往的工作经验判定该水电站的水泵机组在正常运行下的开断负荷值大约在110—330MW之间，为了能够更好的确定最佳负荷值，就需要通过对此区间的负荷值进行时试验，通过对不同导叶装置和转轮装置间应力关系的测定，判定最佳负荷值。在整个测试试验的过程中我们采用了四种不同的负荷值，通过不同的试验结果分析，判定水电站水泵运行时断路器开断最佳负荷值。

2.1建立在负荷工况110MW状态下的断路器开断试验结果分析

当在110MW负荷工况下，试验结果显示：当整个水泵机组的负荷从极大值向极小值转变的过程中，导叶部件相对于转轮装置的压力成逐渐上升的趋势，在运行负荷为最大值的时候相对应的压力值为2.8MPa，当处于极小值状态时压力约为3.8MPa，此时的断路器断开14s的过程中整个水泵机组的转动速度仅为额定转速的3/4。

2.2建立在负荷工况220MW状态下的断路器开断试验结果分析

当负荷工况设定为220MW的时候，试验结果显示：当整个水泵机组的负荷从极大值想220MW转变的过程中，导叶部件相对于转轮装置的压力和负荷工况为110MW一样呈现上升趋势，在运行负荷为最大值的时候，压力约为2.8MPa，当运行负荷为220MW的时候，压力约为3.4MPa，此时的断路器断开7s时间内，整个水泵机组的转动速度仅为额定转速的3/4。

2.3建立在负荷工况260MW状态下的断路器开断试验结果分析

当负荷工况设定为260MW的时候，试验结果显示：当整个水泵机组的负荷从极大值想260MW转变的过程中，导叶部件相对于转轮装置的压力和负荷工况为220MW一样呈现上升趋势，在运行负荷为最大值的时候，压力约为2.8MPa，当运行负荷为220MW的时候，压力约为3.3MPa，此时的断路器断开5s时间内，整个水泵机组的转动速度仅为额定转速的3/4。

2.4建立在负荷工况300MW状态下的断路器开断试验结果分析

当设定的负荷工况为300MW时，水电站在满负荷工况下，导叶部件相对于转轮装置的断路器时完全断开的，两者之间的压力值为2.8MPa。同时，将求导叶在很短的时间内从最大开度降到极小值可以很好的防止水泵机组压力钢管内的水流反向移动，这是在试验中要着重关注的一个现象。在断路器断开的3.5s时间中，整个水泵机组的转动速度仅为额定转速的3/4。

通过以上四组不同工况负荷值的设定，在试验中，当断路器开断时，水电站的水泵机组运行的工况负荷值是不断下降的，叶轮和转轮之间的压力值也是在不停的降低，整个水泵机组的转动速度下降为额定转速的3/4所用的时间也在不断的增加。满负荷的状态下，尽管导叶部件和转轮装置之间的压力有所降低，但是这时候的导叶部件开度却是处在较大水平，这时候只有将调速器装置在短时间内关闭，导叶部件才能防止水泵机组压力钢管内的水流反向移动，但是这种方式是不利于发电机组正常、安全工作。当机组在110MW工况负荷时，导叶和转轮间的压力值为四组试验中最大的，压力过大不仅仅会让水泵振动频繁，更是加大了机组养护的难度。综合上面四组试验分析可以得出结论，水电站水泵运行时断路器开断的最佳负荷值应该处在110-260MW之间，采样才能让水电站水泵更好运行，若是考虑电气等问题的话，断路器在水泵运行时的开断最佳值为190MW，才能保证电气机组正常工作。

3.结语

本文主要是结合四组试验的相关试验数据，进行了水电站水泵运行时断路器开断最佳值的分析，通过最后对四组试验信息的综合分析，得出了水电站水泵运行时断路器的最佳值应该控制在110-260MW，只有处于这个区间的工况负荷值才能将水电站水泵运行时的各种负面效应降到最低，更有利于水泵工作。

参考文献：

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