水電站水泵運行時斷路器開斷最佳負荷值分析

蒙紅生

摘 要：本文主要以水電站水泵運行時的工作情況為參照，對水泵運行時斷路器開斷的最佳負荷值設定進行了分析，希望通過分析能夠幫助工作人員更好的確定斷路器開斷時候的最佳負荷值。

關鍵詞：水電站；水泵運行；斷路器開斷；最佳負荷值

前言

通過對水電站水泵運行狀態的研究發現，水泵水輪機在轉輪和葉片裝置中出現一定的應力時，此時的水泵水輪機正處于過渡運行狀態。水輪機的應力水平會因為流水和轉輪的共振得到相應提高，這一現象的出現主要受以下幾個因素的影響：水泵機組導葉片數量，水泵機組轉輪裝置葉片數量，運行過程中承受的負荷和導葉裝置關閉速度等因素。所以，在水電站的水泵運行中要對應力數值進行嚴格的控制，保證應力對水電機組的正常工作影響降到最低。為了確保水電站水泵運行時狀態良好，在水電站水泵運行時，斷路器開斷的最佳負荷值就需要進行詳細的分析，設定最佳負荷值，本文就是結合實際生活和工作經驗進行最佳負荷值的分析和選定。

1.水電站水泵運行概況

當水電站擁有4臺水泵水輪機的狀況下，水泵機組正常運行狀態下的單機容量若設置為300MW，額定水頭長度設置為244m，轉輪部件半徑參數為2400.0m，正常運行下的額定轉動速度設定為大約300r/min。水電站采用ABB公司生產的斷路器，這種斷路器對應的開斷故障電力次數為6次，這就說明了當電流值越大時，相對應的開斷電路器的使用壽命越短。

2.斷路器開斷最佳負荷值的選定方案

根據以往的工作經驗判定該水電站的水泵機組在正常運行下的開斷負荷值大約在110—330MW之間，為了能夠更好的確定最佳負荷值，就需要通過對此區間的負荷值進行時試驗，通過對不同導葉裝置和轉輪裝置間應力關系的測定，判定最佳負荷值。在整個測試試驗的過程中我們采用了四種不同的負荷值，通過不同的試驗結果分析，判定水電站水泵運行時斷路器開斷最佳負荷值。

2.1建立在負荷工況110MW狀態下的斷路器開斷試驗結果分析

當在110MW負荷工況下，試驗結果顯示：當整個水泵機組的負荷從極大值向極小值轉變的過程中，導葉部件相對于轉輪裝置的壓力成逐漸上升的趨勢，在運行負荷為最大值的時候相對應的壓力值為2.8MPa，當處于極小值狀態時壓力約為3.8MPa，此時的斷路器斷開14s的過程中整個水泵機組的轉動速度僅為額定轉速的3/4。

2.2建立在負荷工況220MW狀態下的斷路器開斷試驗結果分析

當負荷工況設定為220MW的時候，試驗結果顯示：當整個水泵機組的負荷從極大值想220MW轉變的過程中，導葉部件相對于轉輪裝置的壓力和負荷工況為110MW一樣呈現上升趨勢，在運行負荷為最大值的時候，壓力約為2.8MPa，當運行負荷為220MW的時候，壓力約為3.4MPa，此時的斷路器斷開7s時間內，整個水泵機組的轉動速度僅為額定轉速的3/4。

2.3建立在負荷工況260MW狀態下的斷路器開斷試驗結果分析

當負荷工況設定為260MW的時候，試驗結果顯示：當整個水泵機組的負荷從極大值想260MW轉變的過程中，導葉部件相對于轉輪裝置的壓力和負荷工況為220MW一樣呈現上升趨勢，在運行負荷為最大值的時候，壓力約為2.8MPa，當運行負荷為220MW的時候，壓力約為3.3MPa，此時的斷路器斷開5s時間內，整個水泵機組的轉動速度僅為額定轉速的3/4。

2.4建立在負荷工況300MW狀態下的斷路器開斷試驗結果分析

當設定的負荷工況為300MW時，水電站在滿負荷工況下，導葉部件相對于轉輪裝置的斷路器時完全斷開的，兩者之間的壓力值為2.8MPa。同時，將求導葉在很短的時間內從最大開度降到極小值可以很好的防止水泵機組壓力鋼管內的水流反向移動，這是在試驗中要著重關注的一個現象。在斷路器斷開的3.5s時間中，整個水泵機組的轉動速度僅為額定轉速的3/4。

通過以上四組不同工況負荷值的設定，在試驗中，當斷路器開斷時，水電站的水泵機組運行的工況負荷值是不斷下降的，葉輪和轉輪之間的壓力值也是在不停的降低，整個水泵機組的轉動速度下降為額定轉速的3/4所用的時間也在不斷的增加。滿負荷的狀態下，盡管導葉部件和轉輪裝置之間的壓力有所降低，但是這時候的導葉部件開度卻是處在較大水平，這時候只有將調速器裝置在短時間內關閉，導葉部件才能防止水泵機組壓力鋼管內的水流反向移動，但是這種方式是不利于發電機組正常、安全工作。當機組在110MW工況負荷時，導葉和轉輪間的壓力值為四組試驗中最大的，壓力過大不僅僅會讓水泵振動頻繁，更是加大了機組養護的難度。綜合上面四組試驗分析可以得出結論，水電站水泵運行時斷路器開斷的最佳負荷值應該處在110-260MW之間，采樣才能讓水電站水泵更好運行，若是考慮電氣等問題的話，斷路器在水泵運行時的開斷最佳值為190MW，才能保證電氣機組正常工作。

3.結語

本文主要是結合四組試驗的相關試驗數據，進行了水電站水泵運行時斷路器開斷最佳值的分析，通過最后對四組試驗信息的綜合分析，得出了水電站水泵運行時斷路器的最佳值應該控制在110-260MW，只有處于這個區間的工況負荷值才能將水電站水泵運行時的各種負面效應降到最低，更有利于水泵工作。

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