1、 水利发电厂自动化设计技术规定 Specifications for design of automation of hydroelectric powerplants0 DL/T 5081 1997 主编部门北京勘测设计研究院部利水电力工业部批准部门中华人民共和国电力工业部 批准文号电综199830号 施行日期1998年6月1日 前 言 本标准是根据原水利电力部水利水电规划设计总院下达的任务编制的接受任务后北京勘测设计研究院在调研和收集资料的基础上编写了本标准的征求意见稿并向有关设计院征求意见对本标准进行修改编写了本标准的送审稿原能源部水利部水利水电规划设计总院于1993年召开了本标准送审稿
2、的审查会议北京勘测设计研究院根据审查意见反复进行修改后定稿 本标准对水电厂进水闸阀自动化机组及其辅助设备和全厂公用设备的自动化励磁及电制动同期系统及全厂综合自动化的设计原则作出了规定 本标准由电力部水电水利规划设计总院提出并归口 本标准起草单位电力部水利部北京勘测设计研究院 本标准主要起草人盛世儒梁见诚雷旭姜树德 本标准由水电水利规划设计总院负责解释 1 范 围 1.0.1 包括在本规范范围的内容有 1)机组快速(事故)闸门蝶阀球阀筒形阀的自动控制 2)水轮发电机组的自动控制 3)可逆式抽水蓄能机组的自动控制 4)机组辅助设备全厂公用设备的自动控制 5)非电量监测 6)励磁系统及电制动设备 7
3、)同期系统 8)全厂综合自动化 桥式起重机门式起重机泄洪闸门升船机船闸过船过木设施消防系统通风系统等的自动控制以及综合自动化计算机监控系统工业电视不包括在本规范范围内 1.0.2 本规范适用于按少人值班设计机组的单机容量为10MW 400MW的新建或扩建改建的大中型水力发电厂(含抽水蓄能电厂)的自动化设计其他水电厂的设计也可参照本规范执行 2 引 用 标 准 下列标准所包含的条文通过在本规范中引用而构成为本规范的条文本规范出版时所示版本均为有效这些标准如果修订使用本规范者应使用这些标准的最新版本 GB 11805 89 大中型水电机组自动化元件及其系统基本技术条件 DL T583 95 大中型
4、水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 DL T5065 1996水力发电厂计算机监控系统设计规定 DL/T5066 1996水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定 SDJ9 87电测量仪表装置设计技术规程 SDJ12 78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 SDJ152 87大中型水轮发电机基本技术条件 3 总 则 3.0.1 大中型水力发电厂实现自动化的目的是 1)提高发电质量 2)提高安全运行水平 3)提高经济运行水平 4)减少运行人员提高劳动生产率 3.0.2 水电厂的自动化设计应满足上级调度所调度自动化系统对本电厂的要求 3.0.3 水电厂的自动化元件和设备应能适应水电厂电磁干
5、扰严重和湿度高的工作环境 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 4.1.1 快速(事故)闸门应既能在现地控制又能在远方控制 4.1.2 机组前的快速(事故)闸门开启前应先进行充水平压 1)当利用闸门开启一小开度进行充水时闸门位置行程开关应设有闸门充水位置触点闸门到达充水开度时闸门应停止在充水位置开度充水平压后闸门应自动继续开启至全开 2)当利用充水阀或闸门上的小门进行充水时充水平压后闸门应从全关自动开启至全开 4.1.3 对闸门进行开启或关闭操作时闸门到达全开全关位置后应能自动切断上升下降机构的电源使闸门停止上升或下降 4.1.4 在闸门开启或
6、关闭过程中如果发出停止命令闸门应能停在任何位置 4.1.5 闸门全开以后如果由于某种原因自行下滑到一定位置应接通闸门自动提升回路使闸门提至全开如果继续下滑到一定位置应发故障信号 4.1.6 宜在中控室设置闸门位置指示器闸门在全开全关及充水开度时应接通位置信号灯 4.1.7 采用固定式钢丝绳卷扬启闭机控制的闸门应在闸门电动机的轴上装设制动器在制动器上配置与电厂直流系统电压相一致的直流电磁铁在回路设计中应满足闸门正常关闭以及当机组或压力管道发生事故时紧急关闭的要求在紧急关闭接线中还应按金属结构专业的要求采取保护门槽底槛的措施 4.1.8 对于液压启闭机控制的闸门当操作闸门下降时油路电磁阀关闭线圈应
7、通电闸门在自重的作用下自行关闭 4.2 蝶阀的自动控制 4.2.1 蝶阀应既能在现地控制又能在远方控制并能与机组自动控制联动 4.2.2 开启蝶阀必须具备以下条件 1)机组事故停机元件未动作 2)机组导水叶处在全关位置 4.2.3 当发出开阀命令脉冲并满足开阀条件时开阀元件应起动并经关阀元件未动信号自保持通过开阀元件自动开启压力油源拔出锁定打开旁通阀对机组蜗壳进行充水 1)对采用充气式围带周围密封的蝶阀应当通过旁通阀将蜗壳充满水蝶阀前后水压基本平衡后空气围带自动排气排气结束后由反映围带气压接近于零的信号元件开启开关蝶阀的电磁配压阀 2)对采用不充气式围带周围密封的蝶阀应通过旁通阀将蜗壳充满水蝶
8、阀前后水压基本平衡后即可开启开关蝶阀的电磁配压阀 4.2.4 蝶阀开至全开位置时由其终端开关接点接通蝶阀全开位置信号灯同时复归开阀元件从而复归各油路关闭旁通阀投入锁定 4.2.5 当发出关闭蝶阀的命令脉冲时关阀元件应起动并经开阀元件未动信号自保持通过关阀元件自动开启压力油源拔出锁定打开旁通阀关闭开关蝶阀的电磁配压阀 4.2.6 蝶阀关闭之后应接通空气围带充气回路及蝶阀全关位置信号灯并复归关阀元件从而复归压力油源电磁配压阀关闭旁通阀投入锁定 4.2.7 蝶阀只能停留在全关全开两个位置不得在任何中间位置作调节流量之用 4.3 球阀的自动控制 4.3.1 球阀应既能在现地控制又能在远方控制并能与机组
9、自动控制联动 4.3.2 开启球阀必须具备以下条件 1)机组事故停机元件未动作 2)导水叶(或喷针)处在全关位置 4.3.3 当发出开阀命令脉冲并满足开阀条件时开阀元件应起动并经关阀元件未动信号自保持通过开阀元件自动完成 1)开启压力油源电磁配压阀由压力油打开卸荷阀排掉密封盖内的压力水打开油阀向球阀控制系统供压力油 2)开启旁通阀的电磁配压阀由压力油打开旁通阀对蜗壳(或喷针输水管)进行充水充满水后密封盖外部压力大于内部压力而自动缩回与密封环脱离接触 3)当球阀前后水压基本平衡后自动开启开关球阀的电磁配压阀 4.3.4 球阀全开后应接通球阀开启信号灯并复归球阀开启回路关闭油阀卸荷阀旁通阀 4.3
10、.5 当发出关闭球阀的命令脉冲时关阀元件应起动并经开阀元件未动信号自保持通过关阀元件自动完成 1)开启压力油源电磁配压阀由压力油打开卸荷阀排掉密封盖内的压力水打开油阀向球阀控制系统供压力油 2)关闭开关球阀的电磁配压阀 4.3.6 球阀全关后应接通球阀关闭信号灯并复归球阀关闭回路关闭卸荷阀油阀压力水进入密封盖内腔实现止水 4.3.7 球阀只能停留在全关全开两个位置不得在任何中间位置作调节流量之用 4.4 筒形阀的自动控制 4.4.1 开启筒形阀需具备以下条件 1)机组事故停机元件未动作 2)导叶处于全关位置 3)蜗壳有压 4)筒形阀油压设备油压油位正常 5)接力器同步链条机构未过载 6)筒形阀
11、无卡阻 4.4.2 当具备4.4.1中各条件时可手动或通过机组起动元件接通开启线圈使接力器在压力油的作用下将筒形阀开启 4.4.3 正常关闭筒形阀需具备下列条件 1)接力器同步链条机构未过载 2)筒形阀无卡阻 3)导叶到达全关位置 4.4.4 当具备4.4.3中各条件时可手动或通过机组停机元件接通关闭线圈使接力器在压力油的作用下将筒形阀关闭 4.4.5 当机组过速或事故停机遇剪断销剪断时只要满足4.4.3中前两项条件无论导叶处于何种位置均应能立即自动关闭筒形阀 4.4.6 筒形阀可由手动操作使其全开全关或处于任何中间位置应设置相应的位置指示器和位置信号灯 4.4.7 当发生下列事故或故障时应发
12、音响和灯光指示信号 1)接力器同步链条张力过载 2)关筒形阀时被障碍物卡阻 3)筒形阀油压设备油压油位不正常 5 水轮发电机组的自动控制 5.1 调速器和自动化元件的选型配置及功能 5.1.1 水轮发电机组优先选用数字式电气液压调速器 5.1.2 调速器及油气水系统中的各类电磁阀(包括电磁配压阀电磁空气阀)宜按线圈不长时间通电选型 5.1.3 电液调速器的测频信号取自机端电压互感器或齿盘 5.1.4 自动化元件技术性能应符合 GB11805的有关规定且应满足与计算机监控系统接口的要求 5.1.5 各轴承油槽应分别装设液位信号器每套液位信号器应有反映液面过高或过低的触点 5.1.6 当机组冷却水
13、有两路供水水源时应分别设置电气控制的阀门在每台机组冷却水总管及重要用水支路分管排水侧宜设带流量指示的示流信号器 5.1.7 推力轴瓦各导轴瓦空气冷却器应设温度信号器 5.1.8 当推力轴承配用弹性金属塑料瓦时仍按5.1.5 5.1.6 5.1.7配置自动化元件 5.1.9 机组过速保护应装设两种不同信号源的转速信号器 5.1.10 机组电气转速信号器应具有可调整的多定值的触点分别满足事故停机投过速限制器投自动准同期装置投入与切除液压减载装置投电调调相解列停机切电调投入电气停机制动投入机械停机制动等要求 5.1.11 机组压缩空气制动系统应设气源压力监视信号当气压降低时发信号为防止停机后制动闸有
14、时不落下制动闸宜设反向给气装置及位置信号 5.1.12 当作调相运行的机组采用向转轮室通入压缩空气压水的措施时反映转轮室水位的自动化元件应具有抗震防锈蚀防浪涌防泥沙阻滞等特性 5.1.13 转轮室漏气严重的水轮机可设调相补气阀持续地对转轮室进行补气 5.1.14 轴流转桨式水轮机作调相运行时无论是否采取充气压水措施都应将桨叶转角自动调至零度以减小阻力 5.1.15 轴流式水轮机应采取防抬机措施并装设抬机信号装置 5.1.16 为防止在机组甩负荷而调速器又失灵时发生飞逸事故应装设过速限制器 5.1.17 回油箱漏油箱以及有油水热交换装置的油槽宜装设油混水信号器 5.1.18 在油气水系统中凡需要
15、根据压力值实现自动控制或自动报警的均需装设压力信号器 5.1.19 水轮机导叶应装设剪断销信号装置 5.1.20 大型机组宜设置监视大轴摆度和机架振动的检测装置 5.1.21 机组拦污栅和滤水器应设置检测其阻塞状况的差压信号器 5.1.22 轴流式和混流式机组常用自动化检测元件的配置可参照表5.1.22其他型式机组自动化检测元件的配置应根据实际需要适当增减 5.2 水轮发电机组的自动控制 5.2.1 水轮发电机组的自动控制接线或软件应能满足由现地或远方以一个命令脉冲使机组自动完成停机转发电发电转停机发电转调相调相转发电停机转调相调相转停机等各种工况的自动转换 5.2.2 在正常开停机(未投制动
16、前)过程中如果有紧急需要自动控制接线或软件应允许进行相反的操作 5.2.3 机组处于准备起动状态应具备以下条件 表 5.1.22 轴流和混流式机组常用自动化监测元件配置 元件名称安装位置或接线触点接通条件用 途机械转速信号器装在主轴顶部或用传动装置与轴相连140%nr 事故停机并关闭快速闸门或蝶阀球阀筒形阀(1)n 140%nr 事故停机并关闭快速闸门或蝶阀球阀筒形阀(2)n 110%nr 事故停机并投过速限制器(3)n 90%nr 投入准同期装置(4)n 90%nr 切除液压减载装置(5)n 90%nr 投入液压减载装置(6)n 90%nr 投入起励(7)n 80%nr 调相解列停机(8)n
17、 50% 60%nr 投入电制动停机(9)n 25% 35%nr或 n 15% 20%nr或 n 5% 10%nr 投入机械制动停机(见5.2.20 5.2.24)电气转速信号器接机端专用电压互感器或齿盘测频信号器(10)n=0终止制动停止与机组运行有关的各设备推力轴承油槽冷却水管(当无外循环时)及各导轴承油槽冷却水管冷却水中断投备用水源发信号延时停机示流信 号器推力轴承外循环系统的冷却水管冷却水中断投备用水源发信号延时停机推力轴承外循环系统的油管油流中断投备用油泵发信号延时停机主轴密封润滑水管水流中断投备用水源发信号延时停机推力轴承油槽及各导轴承油槽液位越上限或下限发信号回油箱液位越上限或下
18、限发信号压油罐(1)液位越上限 (2)液位恢复正常自动补气 停止补气漏油箱(1)液位越第一上限 (2)液位恢复正常 (3)液位越第二上限起动漏油泵 停止漏油泵 发信号液位信 号器水轮机顶盖(1)液位越第一上限 (2)液位越第二上限 (3)液位恢复正常起动排水泵 发信号 停止排水泵压油装置(1)油压越第一下限 (2)油压越第二下限 (3)油压越第三下限(事故低油压) (4)油压恢复正常起动工作油泵 起动备用油泵发信号 事故停机 停油泵主轴密封润滑水管水压低于下限发信号制动闸气压低于下限开机准备条件之一制动气源气压低于下限发信号技术供水总管水压低于下限投备用水源发信号压力信号器油压减载油管路油压减
19、载过程中油压低于下限起动备用油泵发信号推力轴瓦和各导轴瓦(1)温度越第一上限 (2)温度越第二上限发信号 停机空气冷却器温度越上限发信号温度信 号器推力轴承外循环油管温度越上限发信号剪断销信号器剪断销剪断销剪断发信号事故停机中剪断则关进水阀(闸)油混水信号器漏油箱回油箱及有油水热交换的油槽油中含水过多发信号测振装置各轴承支架振动越限发信号测摆度装置各轴承附近大轴摆度越限发信号测轴向位移装置轴与机架机组转动部分下沉或上抬越限发信号* 配置数量及测量量程见SDJ152 1)机组无事故 2)断路器在跳闸位置 3)接力器锁定在拔出位置 4)制动气源压力正常但未加制动 5)快速闸门或蝶阀球阀在全开位置(
20、与机组联动操作的阀无此要求) 当上述条件具备时起动开机准备元件并接通开机准备信号灯 5.2.4 对于轴流式和混流式机组在机组准备起动条件具备且接到开机或调相开机命令脉冲后开机元件应起动并记忆同时作用于以下各处 1)开启冷却润滑水电磁阀或起动冷却水泵 2)有主轴密封时主轴围带密封排气 3)有推力轴承油外循环系统时起动循环油泵使油压达到正常 4)有液压减载装置时起动高压油泵向推力瓦供油使推力瓦上的油压达到给定范围 5)当完成上述1) 2) 3) 4)后将开度限制机构开至起动开度 6)当全厂共用自动准同期装置时准备好自动准同期装置的投入及接入自动准同期装置的调整回路 7)投入发电机磁场断路器 机组起
21、动后当转速达到90%额定转速时应切除液压减载装置自动投入励磁调节系统和同期装置 作发电运行时机组与系统并列后应自动复归开机元件接通发电运行指示灯将开度限制机构调整至全开位置 作调相运行时机组与系统并列后应自动调有功至空载然后将开度限制机构全关当符合调相运行条件(导叶全关断路器合闸)时调相运行元件应起动并记忆复归开机元件接通调相运行指示灯 5.2.5 混流式及轴流式机组一般采用压水方式调相由调相运行元件和反映转轮室水位的信号元件控制充气阀转轮室漏气严重时利用补气阀持续地进行补气对于轴流转桨式机组也可采用将桨叶转角调至0而不压水的调相运行方式 5.2.6 对于灯泡式机组除应满足5.2.4中规定的要
22、求外开机元件起动并记忆后还应起动发电机风扇电动机 5.2.7 冲击式机组的起动控制可参考5.2.4的规定但应根据冲击式机组的特点加以修改 5.2.8 对具有双转轮的冲击式机组在发电运行中应能根据负荷需要自动或手动进行单轮转双轮双轮转单轮以及两个单轮之间的转换 5.2.9 对处于发电运行状态的各种型式机组发出转调相的命令脉冲后调相起动元件应起动并记忆同时作用于以下各处 1)减有功负荷至空载 2)作用于开度限制全关 当符合调相运行条件(导叶全关断路器合闸)时调相运行元件起动并记忆复归调相起动元件接通调相运行指示灯 5.2.10 冲击式水轮机在调相运行中应自动开启冷却喷嘴供给冷却水 5.2.11 对
23、处于调相运行状态的各种型式的机组发出转发电的命令脉冲后开机元件应起动并记忆开度限制机构先开至起动开度调相运行元件复归开度限制机构开至全开机组转为发电运行开机元件复归接通发电运行指示灯 5.2.12 作调相运行的机组应设调相解列保护调相解列保护一般当转速降至80%额定转速时作用于事故停机 当全厂运行机组都处于调相状态厂用电又无外来电源时如与系统解列应将其中任一台机组转为发电运行当机组转发电不成功转速降至80%额定值时则作用于事故停机 5.2.13 对处于发电运行状态的轴流或混流式机组发出停机命令脉冲后停机元件应起动并记忆同时作用于以下各处 1)将有功无功负荷卸至接近于零 2)导叶开度关至空载时跳
24、发电机断路器 3)开度限制机构自动关至全关位置 4)当机组转速下降至各整定值时相继投入液压减载装置电气停机制动机械停机制动(详见5.2.19 5.2.23)待机组全停后使停机元件复归机组重新处于准备起动状态接通起动准备指示灯 5.2.14 当发生以下事故时应同时作用于跳闸停机灭磁发事故信号 1)调相解列保护动作或调相运行的机组与系统解列后转发电不成功 2)机组电气事故 5.2.15 当发生以下事故时应首先作用于紧急停机电磁阀卸负荷并发事故信号负荷卸至空载后再作用于跳闸停机灭磁 1)各轴承过热 2)油压装置油压事故下降 5.2.16 当发生以下事故时应首先作用于紧急停机电磁阀卸负荷并关闭机组前的
25、快速闸门或蝶阀球阀筒形阀发事故信号负荷卸至空载后再作用于跳闸停机灭磁 1)机组过速 2)机械事故停机时剪断销剪断 3)机组前的压力钢管爆破(当有钢管爆破保护时) 5.2.17 事故停机元件动作并记忆后在事故消除并手动解除记忆以前不允许再次开机 5.2.18 当发生以下故障时应发故障信号 1)轴瓦轴承油槽油空气冷却器空气温度过高 2)轴承油槽各油箱油位不正常 3)轴承冷却水中断 4)水轮机顶盖水位过高 5)水轮机主轴密封水压力降低 6)剪断销剪断 7)漏油箱回油箱以及有油水热交换装置的油槽中油混水 8)制动系统气压降低 9)制动闸在停机完成后未落下 10)电调事故 11)开停机未完成 12)控制
26、回路电源中断 5.2.19 对于仅采用机械停机制动且不具备液压减载装置的混流及轴流式机组在停机过程中当转速下降至额定转速的25% 35%时应通过转速信号器打开电磁空气阀向制动阀供气待机组全停后将制动阀复归 5.2.20 对于采用电气和机械停机制动而不采用液压减载装置的混流及轴流式机组宜设置制动方式选择开关可选择电气机械或混合停机制动 1)选择电气停机制动时投入制动的转速为额定值的50% 60% 2)选择机械停机制动时投入制动的转速为额定值的25% 35% 选择混合停机制动时投入电气停机制动的转速为额定值的50% 60%投入机械停机制动的转速为额定值的5% 10% 在发生电气事故的情况下应闭锁电
27、气停机制动当转速降至额定转速的25% 35%时自动投入机械停机制动 5.2.21 采用机械停机制动并具有液压减载装置的混流及轴流式机组当转速下降至约90%额定转速时应投入液压减载装置转速下降至约15% 25%额定转速时应投入机械停机制动机组全停后应将各装置复归 5.2.22 采用电气和机械停机制动并具有液压减载装置的混流及轴流式机组宜设置制动方式选择开关可选择电气机械或混合停机制动 1)选择电气停机制动当转速下降至额定转速的90%时应投入液压减载装置转速下降至额定转速的50% 60%时应投入电气停机制动 2)选择机械停机制动当转速下降至额定转速的90%时应投入液压减载装置转速下降至额定转速的约
28、15% 25%时应投入机械停机制动 3)选择混合停机制动当转速下降至额定转速的90%时应投入液压减载装置转速下降至额定转速的50% 60%时应投入电气停机制动转速下降至额定转速的约5% 10%时应投入机械停机制动 在发生电气事故的情况下闭锁电气停机制动按上述机械停机制动的程序进行制动停机 5.2.23 对装有弹性金属塑料瓦的混流及轴流式机组不需装设液压减载装置停机过程中当转速下降至额定值的15% 20%时应投入机械停机制动 5.2.24 对混流及轴流式机组无论是否装有电气停机制动装置都必须配置机械停机制动装置 5.2.25 对处于发电运行状态的冲击式机组发出停机命令脉冲后停机元件应起动并记忆通
29、过调速器负荷调整机构减机组有功负载至额定负载的约10%相应降低励磁电流当定子电流降至额定值的约10%时接通跳闸回路跳开发电机断路器然后通过负荷调整机构使机组针阀全关当转速下降至额定转速的约70%时制动喷嘴应投入当转速下降至额定转速的约35%时制动喷嘴切除投入机械制动机组全停后停机元件复归各部分恢复到准备起动状态接通起动准备指示灯并关闭球阀 5.2.26 对处于调相运行状态的混流式轴流式机组当发出停机命令脉冲后停机元件应起动并记忆先将机组转发电而后按发电转停机程序停机 5.2.27 当电力系统出现有功功率缺额时水电厂中各种型式的机组根据系统要求按系统频率降低的程度应能依次自动地将发电机组带满负荷
30、将调相机组转为发电运行将作为系统事故备用的机组迅速起动并网发电 5.2.28 剪断销调相压水等交流控制回路需经隔离变压器隔离并降至安全电压 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 6.1.1 可逆式抽水蓄能机组抽水工况的电气起动方式应根据机组电厂及系统的具体情况选择确定 6.1.2 在各种运行方式下起动任何一台机组所引起的过载应在本机组(包括励磁装置)其他机组变压器及系统过载能力的允许范围内 6.1.3 在各种运行状态下起动任何一台机组所引起的系统控制点电压降落应在所允许的范围内 6.1.4 在各种运行方式下起动任何一台机组不应破坏暂态过程的稳定性
31、 6.1.5 起动方式应尽量做到使接线简单投资少起动快 6.1.6 为了降低起动过程的水力阻力矩宜采用压缩空气压下转轮室水位使转轮在空气中旋转加速 6.1.7 为了减少起动瞬间的摩擦转矩一般采用液压减载措施 6.1.8 起动方式应经过技术经济比较选定以下各种之一异步起动(包括异步全压起动和异步降压起动)同轴小电动机起动及同步起动(包括背靠背起动和变频起动) 6.1.9 当本厂或邻近发电厂装有能满足本厂抽水蓄能机组抽水工况背靠背起动要求的发电机时本厂抽水蓄能机组应采用同步背靠背起动 当全厂只设一套变频起动装置时宜采用同步背靠背起动作为备用起动方式 6.2 可逆式抽水蓄能机组的工况转换 6.2.1
32、 应能以一个控制命令脉冲自动完成下列转换 1)停机转发电 2)发电转停机 3)发电转发电调相 4)发电调相转发电 5)停机转发电调相 6)发电调相转停机 7)停机转抽水 8)抽水转停机 9)抽水转抽水调相 10)抽水调相转抽水 11)停机转抽水调相 12)抽水调相转停机等 当机组制造厂家允许在紧急情况下将机组从抽水工况直接转发电工况时则机组的控制系统亦应能以一个命令脉冲完成这种变换 6.2.2 除应能在中央控制室和机旁发出机组工况自动转换的操作命令外还应能在现地控制盘对机组进行分步(或顺序组)操作完成机组主要工况转换 6.2.3 机组的自动控制一般采用可编程控制器或工业微机来实现宜同时设有独立
33、硬布线紧急自动停机回路 6.2.4 开机顺序操作中在进行发电(包括发电调相)或抽水(包括抽水调相)开机之前需将电机主回路换相开关切换到相对应的发电或抽水的工况位置 6.2.5 对于高水头的机组一般都利用球阀作为导叶前的断水机构在发电开机时应在开启导叶之前先开启球阀在发电及抽水停机时关导叶后要关球阀 6.2.6 机组开机时在机组转动之前应投入液压减载装置若液压减载不成功则延时发出信号并起动事故停机回路 6.2.7 调相转停机操作中应先开启转轮室排气阀利用尾水的水压将转轮室的空气排除 6.2.8 与发电有关而与抽水无关的工况转换考虑上述6.2.4 6.2.7的条件后按照5.2节的有关条款进行设计
34、6.3 可逆抽水蓄能机组抽水及抽水调相 工况的起动控制 6.3.1 机组抽水工况起动的一般过程应为 1)选定机组起动方式及待起动的机组 2)机组具备抽水运行条件 3)投入机组的附属设备 4)转轮室压水 5)机组按选定的起动方式起动并网 至此机组即进入抽水调相工况由抽水调相工况进入抽水工况应按6.3.10进行 6.3.2 机组起动需具备以下条件 1)机组事故停机元件未动作 2)断路器在跳闸位置 3)未加制动 4)电网频率在允许抽水范围内 5)上下池水位适宜于机组抽水运行 6.3.3 机组转动前应投入如下的机组附属设备及作相应的准备 1)投冷却水和润滑水 2)投推力轴承油外循环泵 3)投液压减载装
35、置 4)撤除大轴检修密封 5)打开球阀上游密封 6.3.4 机组转动前转轮室应压水开启充气阀向转轮室充气当转轮室水位被压至转轮以下一定位置后由装于吸出管的水位信号器关闭充气阀然后当水位升高时则充气阀再打开将水压下重复上述压水过程维持转轮脱离水面当机组装有补气阀时则补气阀与充气阀同时开启在充气阀关闭后由补气阀保持吸出管的水位在容许范围之内 6.3.5 机组变频起动应按以下过程进行 1)投机组起动用的励磁 2)投变频起动用的控制回路 3)投变频器电源开关 4)投起动回路断路器机组开始转动当转速约为5%额定值时变频器由强迫换相转为自然换相当转速约为90%额定值时由起动励磁切换到主励磁投同期装置同期装
36、置的调速信号作用于变频装置调压信号作用于励磁调节器 6.3.6 机组背靠背起动应按以下过程进行 1)拖动机组和被拖动机组都给上起动励磁 2)投背靠背起动控制回路 3)投背靠背起动主回路的隔离开关及断路器 4)拖动机组按发电工况开机但导叶按背靠背起动要求逐渐开启两台机组同步起动 5)当机组转速约为90%额定值时两台机均由起动励磁切至主励磁上 6)投入同期装置它通过拖动机组的调速器调节机组的频率通过被拖动机组的励磁调节器调节机组的电压待满足同期条件时投入被拖动的抽水机组的主断路器被拖动机组进入抽水调相工况 7)拖动机组解列停机 6.3.7 机组异步全压起动应按以下过程进行投主断路器机组以异步电动机
37、方式起动升速当滑差低于整定值时投励磁机组拉入同步而进入抽水调相工况 6.3.8 异步降压起动一般采取利用主变压器低压侧中间抽头的半压起动方式这种方式又分为以下两种方式它们分别按以下过程进行 1)并列后投励磁方式投半压起动断路器机组即起动升速当滑差小于整定值后切起动断路器投主断路器经延时投磁场断路器机组即进入同步运行 2)并列前投励磁方式投半压起动断路器机组即起动升速当滑差小于整定值后在励磁整定在低于空载额定值的情况下投磁场断路器机组被拖入同步然后切起动断路器投励磁调节器经延时使机端电压从半压向全压过渡接近全压时在允许同步的条件下投全压断路器 6.3.9 同轴小电动机起动应按以下过程进行起动前将
38、液体变阻器的电极距离置于最大位置在起动过程调整电极间距离使起动转矩基本维持恒定当转速大于90%额定值时投主机励磁接着投自动准同期装置通过电压调节器调整主机电压通过调整电极的距离来调整转速待同期条件满足时投主断路器然后切小电动机的电源和辅助回路在起动过程中为了降低小电动机转子所串接的液态变阻器的温度开机前应投入冷却循环水泵 6.3.10 机组从抽水调相工况进入抽水工况应按以下过程进行 1)停止向转轮室充气关闭转轮室充气阀和补气阀 2)转轮室注水打开转轮室排气阀此时转轮室在尾水压力作用下随着空气的排出水位逐渐上升直到转轮室充满水 3)转轮室造压转轮在水中旋转转轮室压力逐渐建立然后关闭转轮室排气阀待
39、转轮室压力达到零流量扬程值附近则造压过程完成 4)开始抽水开启球阀到一定开度后即将机组开度限制打开到抽水开度球阀最后全开导叶开到抽水位置并与扬程实现最优协联机组即进入正常抽水工况 6.4 机组从抽水工况转停机及直接转 发电的控制 6.4.1 机组由抽水工况转停机应按以下过程进行在接到停机命令后同时作用于关开度限制机构关负荷给定装置到空载位置并起动调速器的停机电磁阀使导叶迅速关闭待导叶关至空载位置跳开主断路器与此同时关球阀随后关旁通阀 6.4.2 机组由抽水工况直接转为发电工况应按以下过程进行 1)球阀及旁通阀自始至终保持开启状态 2)工况变换之前起动推力轴承液压减载装置 3)通过关开度限制机构
40、使导叶全关(或关到残余开度)在导叶关至某一开度(例如空载开度附近)跳主断路器机组与系统解列 4)跳断路器后切磁场断路器并将换相开关切至发电工况 5)当机组转速降至50%额定值或以下时发出机组转发电命令 6)经一定的延时导叶重新开启至发电空载开度附近机组转速迅速下降 7)机组转速过零后向反方向转动其余过程与发电开机程序相似 7 机组辅助设备全厂公用设备 的自动控制 7.1 一 般 规 定 7.1.1 当一个系统中有两台电动机且作互为备用运行时电动机装在潮湿场所的应按自动轮换起动设计电动机装在非潮湿场所的可按自动轮换或不自动轮换起动设计 7.1.2 当一个系统中有三台或以上电动机时应根据有关要求设
41、计自动控制接线 7.2 油压系统的自动控制 7.2.1 作为快速闸门蝶阀球阀液压操作系统压力油源的油压装置当每套设两台油泵时应按互为备用或轮换起动设计当压力油罐油压降至降低位置时处于自动位置的油泵应自动起动若油压继续降低降至过低位置时备用油泵应自动起动并发信号当油压恢复正常时即自动停止油压过高或油压事故下降应发信号 7.2.2 作为水轮机调节系统液压操作压力油源的油压装置当每套设两台油泵时应按互为备用或轮换起动设计当压力油罐油压降至降低位置时处于自动位置的油泵应自动起动若油压继续降低降至过低位置时备用油泵应自动起动并发信号当油压恢复正常时即自动停止若油压事故下降应作用于事故停机并发信号油压过高
42、只发信号 7.2.3 油压装置应采用自动和手动补气自动补气由液位信号器与压力信号器来实现当压力油罐油位上升至上限且油压低于额定值时自动开启补气电磁阀向压力油罐补气当油压上升至额定值以上或油位降至下限则补气电磁阀应自动关闭停止补气 7.2.4 漏油泵的自动控制是用液位信号器反映漏油箱的油位来实现当油位高时起动漏油泵将漏油箱中的油注入回油箱当油位降低至下限时停止漏油泵当油位过高时发信号 7.2.5 当推力轴承油外循环系统设两台油泵时在水轮发电机起动和运行中应有一台油泵自动投入运行如油流中断应延时5s左右起动备用泵推力轴承外循环油中断和各轴承冷却水中断后延时停机的时间应在机组技术协议中规定 7.2.
43、6 机组起停过程中液压减载装置应在转速低于额定值的90%时投入工作若每套液压减载装置设两台油泵则正常情况下投液压减载装置时应起动处于自动位置的油泵经过一段延时后若油压仍过低应起动处于备用位置的油泵机组全停后或开机过程中机组转速达额定值的约90%后应自动停止液压减载装置的油泵 7.2.7 在设有重力加油箱的电站重力加油箱应设液位信号器自动控制油泵自润滑油回油箱向重力加油箱供油当装有两台油泵时油位降至降低位置应起动处于自动位置的油泵油位降至过低位置应起动处于备用位置的油泵油位恢复正常应停止油泵运行 7.2.8 对要求黑起动的机组与机组起动有关的关键设备(如液压减载装置至少有一台油泵电动机)应能由电
44、厂直流电源驱动 7.3 压缩空气系统的自动控制 7.3.1 低压压缩空气系统(作为机组制动调相压水及密封围带充气等用途的气源)的控制应满足如下要求 1)根据贮气罐气压自动起停相应的空压机以保持气压在规定的范围内 2)贮气罐气压过高过低或控制电源消失时自动发信号 3)当空压机出气管温度过高时除发信号外并自动停止空压机 4)空压机采用水冷却时以其磁力起动器的辅助接点投入或关闭冷却水运行中水流中断发信号 5)空压机起动时打开排气管使空压机空载起动经一定延时自动关闭排气管空压机转入正常运行 6)空压机应按厂家规定定时排污 7)在起动回路中利用时间元件使多台工作空压机起动时间互相错开 7.3.2 高压压
45、缩空气系统(作调速器蝶阀球阀油压装置的供气气源)控制接线当厂家有空载起动与定时排污要求时与7.3.1中规定相同当厂家无上述要求时其控制接线应删除相应部分 7.3.3 高压配电装置操作用气系统的控制接线应根据各自的具体情况及厂家资料进行设计 7.4 机组水泵供水系统的自动控制 7.4.1 当采用单元供水方式时水泵的控制应满足如下要求 1)工作水泵随着机组的起动而自动起动并在机组运行期间保持运行 2)当供水总管的水压下降至整定值时自动起动备用水泵并发出信号 3)停机完成后自动停止水泵 7.4.2 当采用集中供水方式时水泵的控制应满足如下要求 1)工作水泵随着供水范围内任一台机组的起动而自动起动并在
46、机组运行期间保持运行 2)当供水总管的水压下降至整定值时自动起动备用水泵并发出信号 3)供水范围内的所有机组停机后自动停止水泵 7.4.3 供水管路上的阀门应随机组的起动自动开启随机组的全停而自动关闭 7.5 排水系统的自动控制 7.5.1 当厂房渗漏集水井水位超过整定水位时应自动起动工作水泵若水位继续升高达备用水泵起动水位则应自动起动备用水泵并发信号当水位下降至正常水位则应停止水泵运行水位过高应发信号 7.5.2 检修排水泵如有自动操作的要求可按7.5.1中的规定设计 7.5.3 水轮机顶盖排水泵的控制可按7.5.1中的规定设计 7.5.4 如果水泵要求起动前充水注润滑水则应将这些操作在自动
47、控制中实现在水泵起动结束转入正常运行后延时停止充水或注水 7.6 变压器冷却系统的自动控制 7.6.1 普通风冷变压器的负荷电流达到规定值时应延时起动变压器风扇 7.6.2 强迫油循环风冷变压器的自动控制应按以下原则设计 1)每个冷却器设有一台潜油泵及数台风扇电动机以切换开关位置来选择冷却器的工作状态(工作断开辅助备用) 2)投入变压器时工作冷却器随着自动投入 3)变压器负载超过75%额定容量或顶层油温达到规定值时自动投入辅助冷却器当变压器顶层油温在规定值上下波动时为了避免辅助冷却器频繁地切投另设比规定值低5的温度信号器接点的自保持回路 4)运行中的工作冷却器或辅助冷却器发生故障时备用冷却器自
48、动投入故障消除后备用冷却器自动退出 5)变压器负载减至规定值时自动切除辅助冷却器变压器切除时全部冷却器停止运行 6)冷却器系统由两个交流电源供电备用方式由切换开关位置决定当工作电源发生故障时自动投入备用电源并发信号延时断开变压器各侧断路器 7)冷却系统在运行中发生故障时自动发信号 7.6.3 强迫油循环水冷变压器自动控制除应按7.6.2中规定的原则设计外一般还应满足以下原则 1)工作冷却器投入前必须先建立油压在反映已建立油压及油流的信号器动作后自动打开工作冷却水电磁阀 2)运行中油压应始终高于水压若油压下降或水压升高其压差小于整定值时差压信号器作用于退出故障冷却器投入备用冷却器同时发出信号 如
49、果制造厂无上述两点要求则设计中不考虑 8 非电量监测 8.0.1 机组各轴承的瓦和油空气冷却器的冷风和热风推力外循环系统的油管和水管以及发电机定子线圈和铁芯等各点均应设置100铂电阻测温元件并选择以下方式之一测量温度 1)利用计算机进行温度巡检 2)未设置计算机监控系统的宜配置温度自动巡检装置 8.0.2 除8.0.1规定的电阻测温元件外每个轴承还应设置2个或4个100铂电阻测温元件接到带触点的温度信号器在轴温度高于第一上限时发报警信号高于第二上限时作用于停机 8.0.3 应设置水轮机过机流量测量装置并可在现地和远方显示流量 8.0.4 应设置各轴承支架振动和大轴摆度的测量装置并可在现地和远方显示振动和摆度 8.0.5 变压器应采用温度信号器测量其油面温度当温度达到第一上限时应发信号或起动冷却装置达到第二上限时变压器应退出运行 8.0.6 大型变压器应设测温电阻用以远方监视测量变压器的油面温度测温电阻采用100铂电阻 8.0.7 水电厂上下游水位应装设远方测量装置对于大型水电厂或水头变化较大的水电厂每台机组还应装设水头远方测量装置 8.0.8 水电厂拦污栅应装设差压监视装置当由于局部阻塞造成差压增高达限定值时应发信号 8.0.9 有局部开启要求的闸门应装设闸门位置远方测量装置 8.0.10 监测元件应满足与计算机监控系统接口的要求所有经过变送器转换后而测
