摘要 盐官枢纽管理所是嘉兴市杭嘉湖南排工程4个出海口之一,为国家重点工程,并为同类型亚洲最大的泵站,从2004年开始,老直流系统故障频发,经检测,有关模块已经老化、参数发生飘移,故决定对泵站直流系统进行更换改造。
关键词 直流系统;工作原理;应用
中图分类号TU99文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)23-0157-02
1 工程概况
盐官枢纽泵站地处浙江嘉兴市海宁盐官镇钱塘江边,是世界银行贷款兴建的一个国家重点大型排涝泵站,杭嘉湖平原南排工程四大出海口之一,也是当前同类型中亚洲最大的泵站工程。泵站总装机容量8 000kW,共设4台单机2 000kW大型斜轴泵,泵型为3800ZXQ50-2.8斜15度全调节轴流泵,设计流量50m3/s,设计扬程2.8m,最大扬程3.8m,转轮直径3.8m,转速为90r/min。配用电机功率为2 000kW的同步电机,电压为6 000V,电流221.5A,功率因数0.9(超前),转速为1500r/min,直流系统采用的是广州电气控制设备厂生产的PZM33-120/220-S型镉镍蓄电池成套装置,控制保护、信号及事故照明直流用电,电压为220V,水泵与电机之间用齿轮箱减速,传动比为16.72。水泵转轮中心高程为0.0m,进口底板高程为-4.5m,出口底板高程为-2.2m;转轮中心至进口处距离为22.3m,转轮中心至下游出口处距离为27.0m,整个流道全长49.3m。
盐官枢纽自1995年开工,1998年首次投入运行,并于1999年经历了“6.30”特大洪涝灾害的考验,顺利、圆满地完成了排涝任务。
2 直流系统的作用及组成
在发电厂和变电所中,直流系统在正常情况下为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流电源,当发生交流电源消失事故情况下为事故照明、交流不停电电源和事故润滑油泵等提供直流电源。直流系统可靠与否对发电厂和变电所的安全运行起着至关重要的作用,是安全运行的保证。
直流系统主要由充电模块、控制单元、直流馈电单元(合闸回路、控制回路、保护回路、信号回路、公用回路以及事故照明回路等)、降压单元、绝缘监测、蓄电池组等组成。其中最主要的设备就是充电模块和蓄电池组。近年来,随着电力技术的发展,高频开关模块型充电装置已逐步取代相控型充电装置,而阀控式密封铅酸蓄电池已逐步取代固定型铅酸蓄电池
3 直流系统更新改造原因
盐官枢纽自1998年建所以来,钱塘江的淤泥淤积问题越来越严重,外江侧口门经常被淤泥淤积,导致泵组启动的时候起动困难。
由于老直流系统运行时间过长,经常过负荷,内部各种电子元件等设备老化,而且程度越来越严重,经检测,有些模块已经老化,参数发生飘移,蓄电池已超过正常使用年限,经常发生运行不稳定等现象,且原使用的元器件市场已淘汰,无法更换,导致老系统经常出现过负荷停止运行。
根据笔者的多年工作经验,分析、总结了以下几点主要原因使得老直流系统无法正常工作:
1)蓄电池使用年限过长,导致供电电流不稳定;
2)老直流系统经常产生接地故障;
3)因各电子元器件的老化、参数飘移等原因,使得各模块工作不正常;
4)老直流系统因为以前的技术、设计、制造工艺等方面原因无法满足用户的要求。
4 GZDZ1系列直流系统主要技术特点
4.1系统工作原理
GZDZ1系列电力用智能型高频开关直流电源系统由交流配电、整流模块、监控器、直流馈电、蓄电池组、降压单元、绝缘监测、电池监测、机柜等部分组成,下面图为其工作原理。
GZDZ1系列电力直流电源采用组态式一体化监控系统,分散控制和集中管理的设计理念,各个子监控单元有自己的微机处理器独立运行,各处实现自己的控制功能,使得整个系统的可靠提高。
各子监控单元采用了模块化设计,可根据电力直流电源的直流输出容量大小和馈电分配路数的需要,通过配置各个模块的数量,满足不同用户的需求。
4.2监控系统工作原理
由主监控器、各子功能模块(包括交流监控单元、模块监控单元、直流监控单元和电池采样单元等)组成监控系统,对电力直流电源的各个部分电气运行参数进行实时监测,遇到故障等异常情况,发出声光报警,并通过多种数字通讯手段,将故障信息上报监控后台。
监控系统另一作用是智能化的蓄电池充放电管理,根据电池组的容量状况调节整流模块的输出电压和电流值,使电池组容量充满,延长电池组使用寿命,此外还有两路交流电的切换控制功能,保证一路交流电失效时,另一路交流电能及时供应,保证电力直流电源系统的可靠工作。
4.3系统性能特点
4.3.1交流输入
采用双路交流输入,具有自动切换及声光报警功能,并带有C级交流输入防雷装置。
当一路供电不正常时,即:发生三相过压、欠压、停电等情况下,自动切换到二路供电,当一路供电恢复时,自动复位。
4.3.2充电装置
采用高频开关电源模块及其可并联的模块化设计,容量灵活配置,N+1冗余备份。电源模块可以带电热插拔,使充电装置可靠性、可维护性大大提高。开关电源模块内置CPU芯片,智能化,具有数字通讯功能,可通过后台监控器直接实现对其“遥调、遥测、遥信、遥控”四遥功能。
4.3.3降压方式
可采用传统硅链降压装置,也可采用高频开关直流/直流模块或一主一备,两者并列运行模式。
高频开关直流/直流模块具有双向无级调压功能,输入与输出端之间电气隔离。当发生交流停电,并且电池电压也下降到低于母线电压稳定值时,可通过高频开关直流/直流模块将电压提升,保证控制母线电压稳定不变。
4.3.4电池管理智能化
1)自动按蓄电池充放电曲线对蓄电池进行充放电管理,有效延长蓄电池使用寿命,同时具有手动充电功能;
2)配置电池巡检模块实现自动巡检功能,配置MDF放电控制模块可实现蓄电池组的在线容量检测及单节电池内阻检测;
3)智能化的监控系统可同时管理多组蓄电池组,满足电池组冗余配置的要求;
4.3.5直流馈线绝缘巡检
根据需要可配置绝缘巡检模块,实现最多为4段、每段160路支路的绝缘巡检功能,绝缘电阻报警值可设置。
5 结论
该直流系统自投入使用至今,工作较稳定,基本确保了盐官枢纽大型泵站机组的安全、可靠、高效的运行,但还是出现过整流模块不工作等故障,期待厂家能对该产品继续进行完善,使该产品能成为成熟、可靠、可信赖产品。
