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閥門電動裝置
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電動閥門在水電站應用中存在的問題  

1 概況
某水庫電站是2004年9月建成投產的壩后電站,裝有兩臺軸流定漿式水輪發電機組。發電機型號為SF1250-10/1730,出力1000KW;水輪機型號為ZDJP502-LH-100,設計水頭18.2m,設計流量6.62m3/s,額定出力1064KW,額定轉速600r/min。裝設兩套閥門電動裝置型號為ZC350-18/40 DA (可手動),額定轉矩3500N.m,電機功率5.5KW。
2 蝶閥存在的問題
某水電站使用的蝴蝶閥是用于閥瓣做直線運動的ZB系列閥門電動裝置。根據開停機程序,正常開機必須先打開主閥;正常停機一般要在關閉水輪機導水葉后也關閉主閥;當機組過速保護動作或事故停機過程中導水葉剪斷銷剪斷時,則要緊急停機并關閉主閥。由此可知,主閥的操作與機組操作關系極為密切,主閥是水電站安全、可靠運行的一個重要環節。一旦主閥開關失靈,將直接或間接地影響水電站安全。故主閥的自動控制是機組自動控制的重要組成部分。
該水電站地處多雷區,雷雨季節發電時線路受雷擊跳閘比較頻繁,蝶閥需要開關的次數較多,因此對蝶閥動作的可靠性要求很高,任何時候都要保證其動作正常。現選用ZC350-18/40 DA電動蝶閥,當系統供電正常時可正常操作,當系統斷電時,手動關閉因其力矩過大,幾名大漢也難于操作,無法配合機組正常開關,給電站安全運行帶來極大安全隱患。
2.1 35KV輸電線路斷電時電動蝶閥無法開啟和關閉
電站電氣主結線是單回路接線方式,因35KV輸電線路是電站唯一的輸電線路,當系統停電時,廠用電源消失,電動蝶閥無法動作,影響機組開停機:(1)當機組處于備用狀態,需要開機發電自用時,因無法打開電動蝶閥,而無法開機,導致整個電廠癱瘓;(2)若機組處于正常停機過程或事故停機過程中導水葉剪斷銷剪斷時,電動蝶閥無法關閉,致使水輪發電機組不能停機,導致軸瓦損壞,嚴重時會擴大事故范圍。
2.2線路失電機組過壓保護動作導致廠用電源消失電動蝶閥無法關閉 
在機組運行中,因發生線路故障或事故機組甩全負荷,接力器快速關至空載開度或全關位置,造成機組轉速急劇升高至某個最大值,同時,壓力引水系統產生水錘,水壓大幅度波動,會影響機組的強度和壽命,危及水電站的安全。可通過調保計算,根據水電站過水系統和水輪發電機組的特性,合理選擇導葉接力器關閉規律,進行水壓變化和機組轉速變化計算,使壓力變化與轉速上升值都在允許范圍內。保證在系統跳閘后,機組仍能帶回廠用電穩定運行。但大隆洞水電站在實際運行中,當發電期間系統突然失電時(備用電源42TM失效),如果兩臺機組同時運行,因受水錘壓力影響,調速器動作慣性大,不能迅速減小導水葉的開度,兩臺機組轉速急升,并時高時低持續上升不能穩定,最終造成機端電壓達到“過電壓保護”動作值而自動解列——跳斷路器601和602跳滅磁開關。
當兩臺機組同時運行時,機組因過電壓跳閘,廠用電源消失(41TM失電),電動蝶閥因失去工作電源無法關閉,此時事故停機過程中若水輪機導水葉剪斷銷剪斷,將導致水輪發電機組不能停機。雖然電動蝶閥裝有手動機構,由于其管徑達2米,額定轉矩3500N.m,手動操作時間長且費勁,無法滿足機組緊急事故時在2min內關閉蝶閥的工作要求。
3 處理措施
為保證本水電站安全運行,我們采取以下技術措施進行處理:針對電站只有35KV輸電線路單一電源,不能滿足隨時開啟和關閉電動蝶閥的工作要求。采取從附近低壓配電網(農用變壓器)獨立引入一回低壓饋電線(800米)作為備用電源(見下圖所示)。在兩臺發電機組因過電壓跳閘停機時,廠用電源消失(41TM失電),斷路器Q1跳閘,雙電源CA1自動轉換開關使斷路器Q2接入,廠用電即轉由近區低壓配電網供電。確保了當35KV輸電線路斷電后,機組停機時,仍能由近區低壓配電網提供廠用電供電動蝶工作。 
通過增設備用電源提高廠用電供電的可靠性,從而避免了事故停機過程中若水輪機導水葉剪斷銷剪斷,導致水輪發電機組不能停機的事故,使到蝶閥操作基本滿足機組運行要求。

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