黃豐水電站泡頭動力柜發電機冷卻風機控制回路改造

任紅軍（青海省三江水電開發股份有限公司，青海 西寧 810008）

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黃豐水電站泡頭動力柜發電機冷卻風機控制回路改造

任紅軍
（青海省三江水電開發股份有限公司，青海 西寧 810008）

摘要：通過對黃豐水電站泡頭動力柜冷卻風機控制回路進行改造，保證了發電機冷卻風機可靠投運，避免了因風機啟動電流過大而造成機旁柜負荷開關因過流產生跳閘的現象，同時在1號機組調試過程中及時對風機二次回路進行修改，保證了機組調試順利進行。后根據此設計缺陷，通過在接觸器加設延時繼電器對全廠5臺機組的泡頭動力柜發電機冷卻風機控制回路進行改造，達到較好的效果。

關鍵詞：動力柜；風機；控制；改造

0概述

黃豐水電站系我司開發建設的第3座中型水電站，也是黃河上游龍羊峽-劉家峽河段水電規劃中的第10個梯級電站。電站位于青海省循化縣積石鎮河北村，上游距已建的公伯峽水電站21 km，蘇只水電站9 km，水庫末端與蘇只水電站尾水銜接；下游距循化縣城5 km，距下游積石峽水電站35 km。壩址距西寧公路里程159 km。

水庫正常蓄水位1 880.50 m，庫容5 900萬m3，具有日調節性能。電站總裝機容量225 MW（5×45 MW），多年平均發電量8.853億kW·h，電站安裝5臺燈泡貫流式機組，額定水頭16 m。

發電機為三相交流同步、臥軸燈泡貫流式水輪發電機。冷卻方式為常壓、強迫通風閉路循環，一次冷卻。通風冷卻系統設置在機組泡頭內，主要由6臺空冷器、6臺風機、導風筒、擋風板等組成。風機功率前期設計時為15 kW，但在機組四聯會中提出將風機功率加大為18.5 kW，增加發電機冷卻風量。針對此情況，要求設計院重新復核計算機旁動力柜負荷開關能否滿足要求，經設計院確認認為已供貨現場的機旁動力柜斷路器容量能夠滿足要求。

1泡頭動力柜

黃豐水電站每臺機組配置一面泡頭動力柜，給發電機艙里冷卻風機、加熱器、除濕機、粉塵收集裝置提供動力電源。為保護發電機冷卻風機電源的高可靠性，要求動力柜加設雙電源自動切換裝置，兩路電源取自機旁柜兩段母線上。泡頭動力柜由主機廠供貨。柜內的元器件均采用國際知名品牌ABB公司的產品。雙電源切換裝置采用了ABB的DPT/SE630，額定電流為630 A。

圖1泡頭動力柜一次原理圖

2機旁動力柜

全廠機旁柜采用單母分段接線，中間設母聯開關，并設置備自投一套，正常時機旁柜分段運行，一段失電時自動切換到另一段運行，保護廠用電設備不失電。柜內元器件采用國際知名品牌施耐德NSX系列塑殼斷路器。泡頭動力柜饋線開關采用NSX400N，額定電流為400 A，并配有MIC2.3電子脫扣器。

3事故現象

黃豐水電站首臺機組在動態調試過程中，開冷卻風機，發現冷卻風機一起啟動，瞬時機旁柜泡頭動力柜開關跳閘，風機退出，開機流程中斷退出。

4冷卻風機額定電流及啟動電流校核

風機額定電流計算：

風機額定電流為328 A，泡頭動力柜主電源開關額定電流為630 A，機旁動力柜的饋線開關額定電流為400 A，考慮20%裕量，兩個斷路器均能夠滿足要求。

風機平均啟動電流計算：

黃豐水電站風機電機采用西門子電動機產品樣本查得啟動倍數K=7.2，啟動電流達到2 363 A。系統峰值態電流一般時間為10～15 ms，平均值為14倍的額定電流。系統通電后前兩個半波期間瞬啟動電流I”d達到2618A。泡頭動力柜主電源采用DPT/SE630雙電源自動切換裝置，根據產品樣本查得該裝置采用S5系列塑殼斷路器，配置有RC212電子脫扣器。根據ABB低壓產品手冊，查得電子脫扣器瞬時脫扣電流倍數最大的10倍，短路短延時脫扣電流為6 300 A。機旁動力柜饋線開關采用NSX400N，配置有MIC2.3電子脫扣器。根據施耐德低壓產品手冊，查得電子脫扣器瞬時脫扣電流可整定的最大電流倍數為10倍，短路短延時最大脫扣電流為4 000 A，短路瞬時脫扣電流4 800 A。6臺風機同時啟動從開關選型應該能夠滿足要求。

圖2典型的電動機啟動曲線

5　原因分析

（1）拉出泡頭動力柜饋線開關抽屜，打開抽屜面板。發現電子脫扣器的額定電流為250 A，廠家對電子脫扣器進行低配，而短路短延時電流Ist倍數整定的5倍，脫扣電流為1 250 A，小于風機平均啟動電流，是造成開關跳閘的直接原因。

（2）泡頭動力柜風機一塊啟動是造成開關跳閘的間接原因。

6改造方案

（1）將短路短延時電流Ist倍數整定為7倍，略大于電動機平均啟動電流。

（2）對風機控制回路進行改造，使其逐臺進行啟動。

利用1號風機接觸器（型號為A40D-30-10，CL5-11）本體帶的輔助接點串接至2號風機主控制回路，利用2號風機接觸器輔件（CL5-11）帶的輔助接點串接至3號風機主控制回路，3、4號風機依次進行改接。達到風機逐臺啟動的目的。但此次改造的缺點是時間不可調整，只是利用了接觸器動作時間，來達到對啟動電流的差峰，對每臺風機峰值啟動電流起到明顯的差峰作用，但對于直接啟動風機，啟動時間一般要5～30 s，顯然利用接觸器動作時間來差過啟動電流效果不好。當時由于時間問題，機組要進行動態調試，先臨時進行以上改線，以滿足機組調試和試運行的需要。

（3）后續采購ABB接觸器的輔件定時器（TP40DA），時間在0.1～40 s連續可調，此定時器為機械式和接觸器聯動，接觸器通電延時閉合輔助接點。安裝方式為頂部安裝，對盤柜內的元器件無需進行改動，只需將原來并接接觸器輔助接點的線改接到定時器的延時接點，同時將定時器時間設置為10 s，這樣每臺風機啟動時間依次間隔10 s，通過此次改造徹底解決了風機啟動電流過大，減少了動力柜斷路器跳閘的風險。

7結束語

通過對動力柜斷路器跳閘分析和計算，及時解決機組調試過程中出現的問題，并通過分析控制回路接線方式，對柜內接線進行適當的修改。同時后期通過加設定時器，避免風機同時啟動電流過大對廠用電的沖擊，保證了廠用電的安全性。

中圖分類號：TV734

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0038-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.014

收稿日期：2016-02-18

作者簡介：任紅軍（1977-），男，工程師，從事黃河上游水電站開發建設管理工作。