水电站

水电站控制电源

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  水电站控制电源是指水电站控制、保护、信号、测量系统及装置的工作电源。控制电源有直流和交流两类。直流控制电源主要来自蓄电池,也有来自交流整流装置和直流一直流变换装置。交流控制电源主要来自厂用电,还可由直流电动机-交流发电机组和直流-交流逆变装置提供。

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  直流额定电压大、中型水电站直流控制电源的额定电压一般采用220V,外国也有采用250V的;但对中、小型水电站可采用110V,外国也有采用125 V的。对于采用弱电控制的水电站还设有60V以下的弱电直流电源,通常采用48 V

  水电站采用的蓄电池有铅酸蓄电池和碱性蓄电池。蓄电池组数和容量将根据电站装机容量、机电设备配备情况和枢纽布置确定。为了保证蓄电池正常工作尚需配置充电和浮充电装置。

  (1)铅酸蓄电池。水电站曾经采用固定开口容器的铅酸蓄电池。目前大部分已被防酸隔爆式固定铅酸蓄电池或密闭防爆式铅酸蓄电池所替代,这类蓄电池上方装有防酸隔爆帽,酸雾不易逸到电池外部,可减少酸雾对蓄电池室及设备的腐蚀。后者还设有消氢帽以减少或防止氢气逸出。国内外还生产了密封免维护铅酸蓄电池,电池密封,无酸雾溢出,正常充电无气体逸出,不必加水,无需维护,不会对设备和人员造成危害。带干荷的铅酸蓄电池也已制造生产,这类蓄电池出厂未加电解液已带有电荷,用户在安装投运前只需加电解液充电6h左右即可投入运行,省去了投运前的充电-放电-充电的较长时间。

  (2)碱性蓄电池。近年来在水电站已逐步推广使用碱性蓄电池。它具有自放电小、体积较小、寿命长、运行维护方便等优点。但存在效率、电动势较低,充电容量较大的缺点。

  (3)蓄电池组数。在中、小型水电站一般只装一组蓄电池。对于占电力系统容量较大的大型水电站需装设两组蓄电池。以往中国电力系统装机容量较小,因此规定在150MW以上的水电站装设两组蓄电池,由于电力系统装机容量不断增大,已规定在250MW及以上的水电站装设两组蓄电池,有的国家规定在500MW及以上的水电站装设两组蓄电池。对于装机容量很大,机组台数较多,一个电站多个厂房及开关站远离厂房时,还可装设两组以上蓄电池。同一直流系统的两组蓄电池在正常情况下,是同时运行的。只装一组蓄电池时,以往均带端电池并装设端电池调节器以改变端电池个数,来保证在事故或核对性放电及充电时母线电压维持一定水平。因端电池经常处于闲置状态,自放电得不到及时补充,容易硫化,寿命短。近来国内外均提出取消端电池的作法。除设法提高蓄电池最低电压值、降低最高电压值外,还装设了由硅二极管组成的降压装置,以便按电压偏差大小,增减硅二极管串联数进行降压。

  (4)蓄电池组电池个数。蓄电池组电池个数按两种情况分别选定。①同一直流系统装有两组及以上的蓄电池则不带端电池,蓄电池经常处于浮充电运行,电池个数可按维持直流母线 %额定值确定。②仅有一组蓄电池时,电池个数以往是以保证在事故放电终了和充电末期均维持直流母线%额定值的条件确定。事故放电末期单个电池终止电压较低,按此选定蓄电池总个数;充电末期终止电压较高,按此选定蓄电池基本个数。总个数与基本个数之间的个数差为端电池数。

  ②在厂用电全部消失时,蓄电池放电0.5h末期,需满足恢复厂用电时具有最大合闸冲击电流的断路器合闸和发电机起动过程中起励(如用蓄电池起励的话)的要求;国外对于无人值班的水电站,在全厂停电事故后,蓄电池的放电时间要考虑大于运行人员得到广用电消失信息后返回电站的时间。

  ③在接上最大冲击负荷时的直流母线电压应满足继电保护、自动装置正常工作的要求。

  (6)充电设备。蓄电池组安装好后需进行初充电,在运行过程中需对各种负荷放电和蓄电池本身自放电,还要定期进行核对性放电。为了进行初充电和放电后补充电能,需装设充电和浮充电设备。在正常情况下,蓄电池组与浮充电设备并联运行,浮充电没备承担经常负荷并向蓄电池补充其自放电的电能,这种运行方式称为蓄电池组浮充电运行方式。

  过去曾大量采用交流电动机一直流发电机作为充电及浮充电之用,因有转动部件易磨损、维护量大,现已淘汰。也曾采用汞弧整流器作为充电及浮充电设备,但没有得到推广。目前在水电站已普遍采用硅整流装置作为充电和浮充电设备。有的晶闸管整流装置还可实现有源逆变,以满足核对性放电时,电能由直流侧经整流装置逆变成交流馈送至电网

  在小型水电站中有时不设蓄电池但有些装置仍需直流控制电源,因此采用下列装装置:

  (1)电容储能装置。由交流电源供电经整流或直流作为合闸和控制电源,在直流输出回路并接储能电容。

  (2)复式整流装置。合闸电源由广用交流电源整流供电,控制电源由厂用电、电压互感器及电流互感器联合供电经整流成直流电源,在供电网络短路时由电流互感器提供电源经稳压整流向维电保护、自动装置等供电

  弱电系统、半导体继电保护装置和自动装置不一定均设置专用的蓄电池组,而由直流-直流变换装置供电。变换装置输入直流电压为220 V, 125 V或110 V,直接由蓄电池组供电,经逆变成为某一频率的交流电,再经整流成所需电压值的直流。供控制、保护、信号等系统使用

  水电站的设备除由直流电源控制外,尚有许多设备的控制需用交流电源。交流控制电源可直接由厂用电提供,也可由直流电动机-交流发电机组和逆变装置供电。

  (1)交流接触器、磁力起动器的吸引线V、交流电源供电的,有的交流接触器配置的控制电动机则由220V、380V交流电源供电。

  (2)配备弹簧操动机构的断路器,大部分采用110V、220V、380V交流电作为合闸电源,而采用110V,127V, 220 V、380V交流电源进行跳闸。配备液压操动机构的断路器的油泵电动机有的是由220 V, 380 V交流电源供电的。

  (3)隔离开关的操动机构大部分采用220V、380V交流电源进行分、合闸。

  为了抑制干扰,计算机监控系统、巡回检测装置等信息处理装置的电源不宜直接来自厂用电。可由直流电动机-交流发电机组供电。其主要特点是①可消除其他用电设备对信息处理装置的干扰,②发电机组具有一定飞轮惯性,倒换电源时,直流电动机-交流发电机组仍能维持短时供电,使信息处理装置不中断电源。但直流电动机-交流发电机组有转动部件、易磨损、增加维护工作量,而且产生噪声,因此有逐步被取代的趋势。

  它主要由晶闸管、大功率晶体管或场效应管等静态元件制成,由蓄电池组供电经逆变成5 0Hz的工频交流电,供信息处理装置、通信设备等用电。如有必要亦可由逆变装置逆变成任一频率的交流电。

  不间断电源是一种输出电压和频率恒定,并在交流供电电源消失的情况下,能继续向负荷提供一定时间电能的交流电源。它是由把交流整流成直流的整流装置、把直流变成交流的逆变装置及蓄电池等部分所组成。正常情况下,交流供电电源经整流成直流再逆变为交流向负荷供电,蓄电池处于浮充电状态。当交流供电电源消失时,由蓄电池所供的直流逆变成交流向负荷供电

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