某电厂励磁系统#1整流柜风冷回路优化改造

0引言

在当今的电力生产与供应领域,提高发电效率与系统稳定性是持续追求的目标。励磁系统作为电力系统中不可或缺的一部分,其性能优劣直接影响到发电机组的稳定运行与电能的质量^[1—3]。整流柜作为励磁系统的核心组件之一,承担着将交流电转换为直流电的重要任务,其运行效率与稳定性对整个励磁系统至关重要^[4]。然而,长期运行下的整流柜往往面临着诸多挑战,特别是其风冷回路的冷却效率问题,已成为影响整流柜性能稳定性的关键因素之一。随着时间的推移,原有的风冷回路设计及其组件逐渐暴露出多种局限性,包括冷却能力不足、风扇老化、散热不均等,这些问题不仅降低了整流柜的工作效率,还增加了设备运行的风险,影响到了整个电厂的安全稳定运行^[5—6]。因此,对励磁系统整流柜风冷回路的优化改造显得尤为重要,这不仅能够提升整流柜的运行效率和可靠性,还有利于延长设备的使用寿命,降低维护成本,从而增强电厂的整体竞争力^[7—8]。

为此,本文针对某电厂现有励磁系统#1整流柜风冷回路进行全面评估后实施优化改造,预期能够显著提高整流柜的冷却效率,降低设备故障率,确保整流柜及整个励磁系统的高效、稳定运行,进而提高电厂的发电效率和经济效益。

1 现状概述

某电厂#1机组采用由北京某公司设计生产的GEC—300—A124型励磁系统,该励磁系统配置4个整流柜且每个整流柜设置4台散热冷却风机(1台大风机和3台小风机)。励磁系统散热冷却风机回路两路交流电源分别取自380 VMCC配电室第一、二段,其中第一段为大风机(FJ11)的动力电源和控制电源供电,第二段为小风机(FJ12、FJ13、FJ14)的动力电源和控制电源供电。励磁系统散热冷却风机回路设计控制把手11FQk,此控制把手无论切换至“I”还是“Ⅱ”位置时都是大风机运行,3台小风机备用,只有第I路交流电源A相失去电或大风机故障时,3台小风机才能自动投入运行,需要停运时再次切换至“0”位置。其中,励磁系统#1整流柜散热冷却风机回路如图1所示。

目前,励磁系统#1整流柜散热冷却风机回路设计存在以下问题:

1)虽然有两路交流电源,但是并没有提高供电可靠性,当第一路电源消失时,大风机(FJ11)即使正常也不可能工作,只能由第二路电源来驱动小风机运行,提供散热。

2)电源没有任何监视回路,当电源电压低、缺相或者相序错误时,得不到有效监视,没有相应保护措施,可能导致散热风机烧损。

3)根据回路设计,对小风机进行试运,只能切断第一组交流电源或拆除大风机部分控制回路,既不方便也不安全。

4)该回路设计大风机与小风机不能同时运行,当大风机独立运行散热效果不能满足要求时,不能启动小风机辅助散热。

2优化改造方案

基于励磁系统#1整流柜散热冷却风机回路原设计存在的问题,提出以下优化改造方案:首先针对整流柜散热冷却风机回路第一路电源消失时大风机(FJ11)不能正常供电,只能由第二路电源来驱动小风机运行的问题,增加一路备用电源为大风机(FJ11)供电,在正常运行中第一路电源为大风机(FJ11)主供电,第二路电源备用,以确保#1整流柜散热风机供电可靠性;其次,针对回路大风机与小风机不能同时运行的问题,设计增加一组11KK空开,这样即使大风机(FJ11)正常运行中也能实现小风机试转工作或启动小风机辅助散热的功能;最后,对于原第一、二路电源没有任何监视功能的问题,在#1整流柜散热冷却风机回路上增加监视回路,这样当主路电源相序错误、电压低、缺相或接触器未动作可靠时,可自动切换至备用电源,确保整流柜散热风机可靠运行。优化后回路如图2所示。

3 试验验证

励磁系统#1整流柜散热冷却风机回路优化改造后,需对回路各项预定功能进行试验验证以保证其可靠性。试验项目及结果如表1所示。

4 改造后效果分析

1)增加双电源自动切换回路,转换把手“11FQK”切换至“。”位置停止;切换至“I”位置第一路电源主供电,第二路电源备用;切换至“Ⅱ”位置第二路电源主供电,第一路备用。同时,增加的第一、二路电源监视回路,当主路电源相序错误、电压低、缺相或接触器未动作可靠时,能自动切换至备用电源运行,有效提高了风机电源供电的可靠性,在保证散热风机可靠工作的同时,能有效防止因电源电压低、缺相等原因造成风机烧毁。

2)保留了原大风机主路供电、小风机备用的回路设计,增加了11KK空开且当此空开合上时小风机运行,方便大风机运行时试转小风机或必要时启动小风机辅助散热。

5 结束语

本文介绍了某电厂#1机组励磁系统#1整流柜风机回路的优化改造,该项目已顺利完成,取得了显著成效。通过对风冷回路进行系统性的分析和精心设计的改造,成功解决了原回路设计存在的一系列问题。首先,实现了对380V电源的有效监视和 自动切换,方便了小风机在运行中试转,也满足大、小风机同时运行的最大散热输出需求;其次,优化后回路相比原回路供电可靠性、风机控制可操作性明显提升,各项试验均合格,达到回路优化各项预定目标。

综上所述,此次励磁系统整流柜风机回路优化改造的实施不仅显著提高了整流柜的运行效率和可靠性,而且延长了设备的使用寿命,为电厂的稳定运行提供了有力保障。

[参考文献]

[1]臧俊勇.发电机励磁系统故障实例与分析[J].中国高新科技,2024(2):33一35.

[2]沈杰.发电机励磁故障分析及处理对策[J].冶金动力,2022(6):4一7.

[3]刘坚.励磁系统的日常维护及故障分析[J].红水河,2008(4):80—83.

[4]沈晓晖.大型发电机励磁系统改造方案设计及选型[J].中国核电,2023,16(3):387—392.

[5]沈晓晖.发电机励磁功率柜风机停运分析及回路改进[J].电力安全技术,2022,24(7):53—57.

[6]王坤,安宁.大功率可控硅整流柜的散热分析与计算[J]. 机电信息,2017(36):136—137.

[7] 王浩.600 MW发电机组ABB励磁系统优化升级研究与应用[J].科学技术创新,2017(25):13—14.

[8]周涛,严欣婷,廖容,等.同步发电机励磁功率柜风机电源回路的设计改进[J].装备制造技术,2024(1):33—36.

2024年第15期第18篇