DL T 5081-1997(条文说明) 水力发电厂自动化设计技术规范.pdf
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1、p L 中华人民共租国电力行业标准DL/T 5081 - 1997 水力发电厂自动化设计技术规范条文说明主编单位:去力俨哥北京勘测设计研究院批准部门:中华人民共和国电力工业部t rfJ咆片也lft.1.:1 1998北京目次1 范围3 总则.44 4 机组快速(事故)闸门、蝶阀、球阀、筒形阀的自动控制.455 水轮发电机组的自动控制.48 6 可逆式抽水蓄能机组的自动控制.52 7 机组辅助设备、全厂公用设备的自动控制.558 非电量监测.9 励磁系统及电制动设备.10 同期系统.11 全厂综合自动化.64 42 1范围1. o. 1 机组快速(事故)闸门是指与每台机组相对应、在机组进水侧最靠
2、近机组的快速闸门。贯流式机组在进水侧不设快速闸门,而将事故闸门装在机组出水侧,此类闸门也属本条第1)款规定的范围。43 3总则3. 0.1 关于大、中型水力发电厂的定义见SDJ12第5条表1。大、中型水力发电厂实现自动化的目的说明如下:1)提高发电质量是指维持频率与额定值的偏差在所允许的范围z维持系统电压监测点的电压与给定值的偏差在所允许的范围,并且使上述两种偏差尽可能地小。2)提高安全运行水平包括:实现安全闭锁,防止误操作;准确而迅速地反映设备的运行状态;当发生事故或故障时,能自动进行报警和事故处理,尽快恢复供电等。3)提高经济运行水平包括:更有效地利用水能和优化系统运行。4)减少运行人员,
3、提高劳动生产率是指操作监视过程尽量由自动装置实现,减少人的干预,实现少人值班。3.0.2 此要求根据调度自动化设计确定。44 4 机组快速(事故)闸门、蝶阀、球阀筒形阀的自动控制4. 1 快速(事故)闸门的自动控制4. . 1 当机组前不设蝶阀、球阀而设闸门时,若机组或压力铜管发生需关闭闸门的事故,该闸门应能在动水下快速紧急下降。现地控制指在闸门控制箱上进行控制,远方控制是指在机旁屏或中控室进行控制。快速闸门控制一般不与机组正常起、停自动控制相联动。因为快速闸门通常装在压力钢管上方,不能起到防止机组导叶漏水作用,即使关上快速闸门,原铜管中的水仍要漏掉,且再次开机充水平压时间长,不能使机组迅速起
4、动并网。快速闸门频繁操作对水封及机械、液压系统也不利。事故闸门装在机组前或机组后,其下降速度较快速闸门慢。4. 1.2 目前反映充水完成有以下几种方式:1)采用机组蜗壳压力表。当水头较高,特别是闸门后有一段平管时,这种方式难以准确反映水是否充满。2)采用装于闸门后的水位信号器。由于水的涌浪,这种方式可能造成误接通。3)采用充水时间元件。若导叶漏水严重,则这种方法不能准确反映充水完成。4)采用反映闸门两侧水位差或水压差的方式。当水位差或水压差接近于零,表示水己充满,这种方式原理上最合理。4.1. 4 这样规定是为了当发现误操作或其他紧急情况时,使闸门停止升降。4, 1.7 正常关闭闸门时,闸门电
5、动机与制动电磁铁同时通电,使45 闸门正常下降。当由于机组或机组与闸门之间的压力钢管事故,要求闸门紧急下降时,闸门电动机不通电,电磁铁由直流供电,打开制动器,闸门靠自重快速紧急下降。当下降至接近底槛时,如速度不超过5m/s,可不采取保护门槽底槛的措施;如速度超过5m/s,制动电磁铁瞬时断电,制动器抱闸,然后再次接通制动电磁铁,使闸门完全关闭。因此,电气接线是否采取保护门槽底槛的措施,应根据金属结构专业提出的要求确定。4.1.s 对破压启闭机控制的闸门,保护门槽底槛由油路系统来实现,一般不需要在电气接线方面采取措施。4.2 蝶阀的自动控制4.2.1 现地控制指在蝶阀控制箱上进行控制F远方控制l指
6、在机旁屏或中控室进行控制。是否与机组自动控制相联动,视导叶关闭时漏水情况而定。如果漏水不严重,短时间正常停机可不关蝶阀,当然也就不需要联动;反之,如果漏水严重,机组停机时应联动关闭蝶阀,以减少漏水损失。4.2.5 除事故情况下自动紧急关闭蝶阀外,其他情况下,蝶阀控制接线均按后选有效设计。当发现误操作时,可以立即纠正。4.2.1 蝶阀除全关、全开位置之外,其他位置是不稳定的,因此不允许停留,这和闸门不同。4.3 球阀的自动控制4. 3.1见4.2. 1说明。4.3.5 除事故情况下自动紧急关闭球阀外,其他情况下,球阀控制接线均按后选有效设计。当发现误操作时,可以立即纠正。4.3.7 与蝶阀情况相
7、似,见4.2. 7说明。4.4 筒形阀的自动控制4.4.2筒形阀紧靠机组导叶,因此与蝶阀、球阀不同,开阀前不46 需要排气充水平压。4.4.6筒形阔与蝶阀、球阀不同,从全关到全开任何位置都是稳定的。47 5 水轮发电机组的自动控制s. 1 调速器和自动化元件的选型、配置及功能s. 1. 1 数字式电气液压调速器即微机调速器的调节品质好、灵敏度高、特性稳定、可靠性高、运行维护方便,新建电厂己广泛的应用。s.1. 2 线圈不长时通电的各类电磁阀,一般指双稳态式的。但机组制动电磁空气阀可选单稳态的,因为该阔通电时间不足2min,由反映停机完成的时间元件自动复归。s.1. 3 电液调速器的测频信号不宜
8、取自永磁机。实践证明,由于永磁机电压的波形与机组大轴摆动有关,对调节器稳定工作不利。s.1. 6 示流信号器不宜装在进水侧,因为冷却器前的水管可能漏水。s.1. s 弹性金属塑料瓦具有摩擦系数小、耐磨损等许多优点,目前我国各大电机制造厂均可生产。5.1. 9 一般装机械转速信号器和电气转速信号器。5.1.10 各水电厂根据实际需要进行整定。s. 1. 11 制动气摞压力正常但未加制动,为机组准备起动条件之一。见5.2. 3的第4)款。s. 1. 12 充气压水的控制元件,常装在尾水管进人门附近,该处非常潮湿且尾水管壁及其附近基础振动较严重。对于导水叶漏水量较大的机组,在转轮室及尾水管内总存在一
9、定的水流,转轮运转,搅动水及压缩空气,形成不稳定的气液流,若使用电极式水位信号器反映压水水位,有时电极不断地接48 通和断开,不能有效地控制补气。对于含沙量较大或有水生物及结垢现象的水质,要采取一定的措施,防止测压管路堵塞;对于含碱量较大的水质,与水接触部分宜选用防腐蚀材料。s.1.13 可利用反映机组处于调相运行状态的元件打开调相补气阀。s.1.14轴流转桨式机组,与同容量的温流式机组比较,转轮室、尾水管的容量大,采用通入压缩空气压水的措施,稚气量大。如将桨叶转角调至零,即使不压水,水阻力损失也会减小。s. 1. 15 防抬机措施有采用两段关闭、向转轮室补充压缩空气、破坏导叶与桨叶协联等。s
10、. 1. 16 当机组转速n二三l10n,时,投过速限制器。s.1.11 油含水后的介电常数、电阻、比重等会发生相应的变化,利用这些特性,制成油泪水信号装置。s. 1. 18 被测压力最好位于压力元件量程可调范围的1/22/3处,以保证压力元件数的精度和使用寿命。s. 1. 19 在机组正常运行情况下,剪断销剪断发故障信号;在机组事故停机过程中,剪断销剪断作用于关机组前的快速闸门或蝶阀(球阀)。s. 1.20 异常的振动会造成零部件的疲劳损坏,影响其使用寿命;振动产生的噪音,也危害环境。因此应对机组的振动进行监测。s. 1.22 表5.1.22只列了常用的自动化监测元件,具体配置要根据机组实际
11、情况确定。表中所列的转速值供参考,实际数值应与机组厂家商定。s.2 水轮发电机组的自动控制s.2. 1 现地指机旁屏,远方指中控室或调度所。s.2.2 紧急需要指系统发生事故或机组开、停机发生误操作。s.2.3 机组短时间正常停机时,一般不投入接力器锁定。只当长时间停机或停机后油压装置油压不正常,才投锁定。因此接力器49 锁定在拔出位置作为机组准备起动条件。s.2.4 开机元件和停机元件通常是继电器,也可能是软件中的一个二进制变量。s.2.s 对反映转轮室水位的自动化元件的要求详见5.1. 12。5.2.6 与轴流、泪流机组不同,灯泡式机组发电机风扇台数较多,由外部电源供电。5.2.9 由发电
12、状态直接转调相。s.2. 10 冲击式水轮机转轮安装高程高于尾水位,且转速较高,转轮叶片较薄。在调相运行中,转轮与空气摩擦发热,因此需要通过冷却喷嘴供给冷却水。s. 2.11 由调相状态直接转发电。s.2. 12 如不装调相解列保护,作调相运行的机组与系统解列后,机组转速慢慢下降,在低转速下长期情转会造成轴瓦油膜破坏,烧毁轴瓦。将调相机组转发电运行的目的是供给厂用电。s. 2.14 机组或外部电气事故,应按保护整定时间作用于断路器跳闸、机组停机、灭磁、发事故信号。尽快消除事故、保护电气设备是主要问题,防止过转速已降为次要问题。s.2. 1s 先卸负荷后跳闸可以防止过转速。对非电气事故而言,延缓
13、跳闸不会造成设备损坏,防止过转速成为主要问题。s.2. 16见5,2. 15说明。s.2. 11 在正常停机时,如后选开机,则后选有效,作用于机组开机。在事故停机时,事故停机元件起动后并记忆,闭锁开机准备元件,使之在未消除事故并手动解除记忆以前,不能开机。s.2. 19 这种制动方式的缺点是闸块磨损造成粉尘、污染。5.2.20 电气制动改善了5.2.19说明中所述状况。s.2.21液压减载装置在开、停机过程中,转速低于额定值的90%时投入,可避免破坏轴瓦油膜。5.2.25 冲击式机组的停机制动过程与其他型式的机组显著不同,冲击式机组采用制动喷嘴,无论断路器跳闸还是机械制动投入,都比其他型式的机
14、组提前。这样可避免逆功率、逆转向,又50 能缩短停机制动时间。s.2.21 3f非对各水电厂所有机组都有这些要求,要根据电力系统设计要求确定。s. 2-28安全电压指36V及以下。51 6 可逆式抽水蓄能机组的自动控制6. 1 可逆式抽水蓄能机组抽水工况的电气起动方式6. . 7 液压减载是目前应用比较广泛的一种方式。此外,国外少数厂家还有采用推力轴承磁力减载方式的。6.1.s 异步起动方式是把同步电动机的定子绕组直接或间接地接到电网上,利用转子磁极的阻尼绕组所产生的异步力短使机组起动并加速。6.2 可逆式抽水蓄能机组的工况转换6. 2.1 所列的工况转换是典型的几种,究竟有多少种,应根据机组
15、的实际情况而定。例如潘家口机组有变速运行,其工况转换就有26种。“发电调相”和“抽水调相”分别为机组在发电旋转方向和抽水旋转方向作调相机运行的简称。6.2.3 抽水蓄能机组工况变换程序相当复杂,如果用电磁继电器实现,则所用的继电器太多,而且闭锁不完善。随着可编程控制器和工业微机技术的成熟,国内外近10年以来抽水蓄能机组都采用这种控制手段。独立的紧急停机回路也可用小型可编程控制器等手段来实现。6.2.6 液压减载装置对于蓄能机组更加重要,它的作用是:1)大大减少起动设备的容量。2)在机组起动前使推力瓦形成油膜,对于常规机组,由于只有一个旋转方向,可以利用轴瓦的偏心支撑形成模形油膜;而对52 于双
16、向旋转的可逆机组就不可能,故需设液压减载装置。在机组升速到约15%额定转速之前,液压减载装置的作用尤为重要,在此期间若该装置失败,则作用于紧急停机。6.2.1 由于抽水蓄能机组的转轮的吸出高比常规机组大得多,故可利用尾水的水压使转轮室排气。这样就比常规机组操作简单。6.3 可逆式抽水蓄能机组抽水及抽水调相工况的起动控制6.3.4 转轮室压水以减小起动阻力矩。转轮搅水所形成的阻力矩大致与转速平方成正比,对于提流式机组在额定转速时,其搅水阻力短约为额定转矩的30%40%;当压水时,此值可减至额定转矩的o.5% 1. 0%左右。对于斜流式机组,起动时可将轮叶转角关到零,这样可使额定转速时的搅水阻力矩
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