黄丰水电站泡头动力柜发电机冷却风机控制回路改造

2016-07-20任红军青海省三江水电开发股份有限公司青海西宁810008

水电站机电技术 2016年6期

任红军（青海省三江水电开发股份有限公司，青海西宁 810008）

任红军
（青海省三江水电开发股份有限公司，青海西宁 810008）

摘要：通过对黄丰水电站泡头动力柜冷却风机控制回路进行改造，保证了发电机冷却风机可靠投运，避免了因风机启动电流过大而造成机旁柜负荷开关因过流产生跳闸的现象，同时在1号机组调试过程中及时对风机二次回路进行修改，保证了机组调试顺利进行。后根据此设计缺陷，通过在接触器加设延时继电器对全厂5台机组的泡头动力柜发电机冷却风机控制回路进行改造，达到较好的效果。

关键词：动力柜；风机；控制；改造

0概述

黄丰水电站系我司开发建设的第3座中型水电站，也是黄河上游龙羊峡-刘家峡河段水电规划中的第10个梯级电站。电站位于青海省循化县积石镇河北村，上游距已建的公伯峡水电站21 km，苏只水电站9 km，水库末端与苏只水电站尾水衔接；下游距循化县城5 km，距下游积石峡水电站35 km。坝址距西宁公路里程159 km。

水库正常蓄水位1 880.50 m，库容5 900万m3，具有日调节性能。电站总装机容量225 MW（5×45 MW），多年平均发电量8.853亿kW·h，电站安装5台灯泡贯流式机组，额定水头16 m。

发电机为三相交流同步、卧轴灯泡贯流式水轮发电机。冷却方式为常压、强迫通风闭路循环，一次冷却。通风冷却系统设置在机组泡头内，主要由6台空冷器、6台风机、导风筒、挡风板等组成。风机功率前期设计时为15 kW，但在机组四联会中提出将风机功率加大为18.5 kW，增加发电机冷却风量。针对此情况，要求设计院重新复核计算机旁动力柜负荷开关能否满足要求，经设计院确认认为已供货现场的机旁动力柜断路器容量能够满足要求。

1泡头动力柜

黄丰水电站每台机组配置一面泡头动力柜，给发电机舱里冷却风机、加热器、除湿机、粉尘收集装置提供动力电源。为保护发电机冷却风机电源的高可靠性，要求动力柜加设双电源自动切换装置，两路电源取自机旁柜两段母线上。泡头动力柜由主机厂供货。柜内的元器件均采用国际知名品牌ABB公司的产品。双电源切换装置采用了ABB的DPT/SE630，额定电流为630 A。

图1泡头动力柜一次原理图

2机旁动力柜

全厂机旁柜采用单母分段接线，中间设母联开关，并设置备自投一套，正常时机旁柜分段运行，一段失电时自动切换到另一段运行，保护厂用电设备不失电。柜内元器件采用国际知名品牌施耐德NSX系列塑壳断路器。泡头动力柜馈线开关采用NSX400N，额定电流为400 A，并配有MIC2.3电子脱扣器。

3事故现象

黄丰水电站首台机组在动态调试过程中，开冷却风机，发现冷却风机一起启动，瞬时机旁柜泡头动力柜开关跳闸，风机退出，开机流程中断退出。

4冷却风机额定电流及启动电流校核

风机额定电流计算：

风机额定电流为328 A，泡头动力柜主电源开关额定电流为630 A，机旁动力柜的馈线开关额定电流为400 A，考虑20%裕量，两个断路器均能够满足要求。

风机平均启动电流计算：

黄丰水电站风机电机采用西门子电动机产品样本查得启动倍数K=7.2，启动电流达到2 363 A。系统峰值态电流一般时间为10～15 ms，平均值为14倍的额定电流。系统通电后前两个半波期间瞬启动电流I”d达到2618A。泡头动力柜主电源采用DPT/SE630双电源自动切换装置，根据产品样本查得该装置采用S5系列塑壳断路器，配置有RC212电子脱扣器。根据ABB低压产品手册，查得电子脱扣器瞬时脱扣电流倍数最大的10倍，短路短延时脱扣电流为6 300 A。机旁动力柜馈线开关采用NSX400N，配置有MIC2.3电子脱扣器。根据施耐德低压产品手册，查得电子脱扣器瞬时脱扣电流可整定的最大电流倍数为10倍，短路短延时最大脱扣电流为4 000 A，短路瞬时脱扣电流4 800 A。6台风机同时启动从开关选型应该能够满足要求。

图2典型的电动机启动曲线

5　原因分析

（1）拉出泡头动力柜馈线开关抽屉，打开抽屉面板。发现电子脱扣器的额定电流为250 A，厂家对电子脱扣器进行低配，而短路短延时电流Ist倍数整定的5倍，脱扣电流为1 250 A，小于风机平均启动电流，是造成开关跳闸的直接原因。

（2）泡头动力柜风机一块启动是造成开关跳闸的间接原因。

6改造方案

（1）将短路短延时电流Ist倍数整定为7倍，略大于电动机平均启动电流。

（2）对风机控制回路进行改造，使其逐台进行启动。

利用1号风机接触器（型号为A40D-30-10，CL5-11）本体带的辅助接点串接至2号风机主控制回路，利用2号风机接触器辅件（CL5-11）带的辅助接点串接至3号风机主控制回路，3、4号风机依次进行改接。达到风机逐台启动的目的。但此次改造的缺点是时间不可调整，只是利用了接触器动作时间，来达到对启动电流的差峰，对每台风机峰值启动电流起到明显的差峰作用，但对于直接启动风机，启动时间一般要5～30 s，显然利用接触器动作时间来差过启动电流效果不好。当时由于时间问题，机组要进行动态调试，先临时进行以上改线，以满足机组调试和试运行的需要。

（3）后续采购ABB接触器的辅件定时器（TP40DA），时间在0.1～40 s连续可调，此定时器为机械式和接触器联动，接触器通电延时闭合辅助接点。安装方式为顶部安装，对盘柜内的元器件无需进行改动，只需将原来并接接触器辅助接点的线改接到定时器的延时接点，同时将定时器时间设置为10 s，这样每台风机启动时间依次间隔10 s，通过此次改造彻底解决了风机启动电流过大，减少了动力柜断路器跳闸的风险。