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大型調相機運行維護培訓教材
本書系統(tǒng)介紹了大型調相機及電氣設備和系統(tǒng)的原理、結構、特性及運行、維護等技術。主要內容包括:調相機本體、勵磁系統(tǒng)、系統(tǒng)、電氣主接線、低壓電動機、繼電保護、直流電源、冷卻系統(tǒng)、油系統(tǒng)、機組啟停、監(jiān)控系統(tǒng)、運行維護及故障處理等內容。
前言 隨著遠距離直流輸電電網(wǎng)的規(guī);ㄔO,其輸電容量、電壓等級不斷提高,換流站無功補償?shù)娜萘啃枨笠苍絹碓酱螅貏e是動態(tài)無功的補償對于直流輸電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定起著非常重要的作用,越來越受到重視。動態(tài)無功補償裝置主要包括發(fā)電機、調相機、靜止無功補償器(SVC)和靜止同步補償器(STATCOM),當系統(tǒng)運行受到較大擾動而導致?lián)Q流站等樞紐站母線電壓大幅波動時,電容器、靜止無功補償器等裝置因受其工作原理的限制,不能及時提供滿足需要的動態(tài)無功補償,在特殊運行方式下可能會發(fā)生電壓失穩(wěn)問題,危及系統(tǒng)穩(wěn)定,而調相機則具有容量更大、可靠性更高、動態(tài)維持電壓能力強的特點,在電網(wǎng)擾動的情況下,能夠通過強勵及時提供大容量動態(tài)無功。另外,按照《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》,為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,必須加強系統(tǒng)的電壓支撐和運行靈活性,系統(tǒng)中應有足夠的動態(tài)無功備用容量。因此,為保證國家電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟,大容量同步調相機在電網(wǎng)重點應用又被提上日程。 目前,大容量直流輸電系統(tǒng)動態(tài)無功不足的問題主要體現(xiàn)在三個方面: (一)特高壓直流受端電網(wǎng)動態(tài)無功不足問題突出:特高壓直流輸電可大規(guī)模輸送有功功率,根據(jù)直流設計原則,直流本身不向系統(tǒng)提供動態(tài)無功,而直流饋入替代了常規(guī)電源,導致受端電網(wǎng)無功不足,動態(tài)過程中需從系統(tǒng)中大量吸收無功。隨著直流大規(guī)模饋入,受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問題俞顯突出。 (二)特高壓直流弱送端系統(tǒng)短路容量不足:風電、光伏的大規(guī)模集中開發(fā),直流輸電送端電網(wǎng)薄弱、短路容量不足,當直流換相失敗會引起送端系統(tǒng)暫態(tài)電壓升高,嚴重情況下可導致風機大面積脫網(wǎng)。 (三)北京等高比例受電地區(qū)電壓支撐不足:隨著大氣污染的防治,北京、天津等地區(qū)逐漸形成“強饋弱發(fā)”的局面,電壓支撐不足矛盾突出,易引發(fā)電壓穩(wěn)定問題。 因此,隨著特高壓直流的快速發(fā)展、清潔能源的大規(guī)模開發(fā)、大比例受電地區(qū)的集中出現(xiàn),電網(wǎng)特性發(fā)生較大變化,部分地區(qū)動態(tài)無功儲備下降、電壓支撐不足的問題突出,成為大電網(wǎng)安全穩(wěn)定的主要問題之一。這就客觀要求直流大規(guī)模有功輸送,必須匹配大規(guī)模動態(tài)無功,即“大直流輸電、強無功支撐”。 通過對不同線路送端和受端的仿真表明,調相機對系統(tǒng)無功電壓的支撐效果明顯,且每個換流站調相機單機容量需求約300Mvar,300Mvar調相機的應用就是在這樣的背景下提出的。目前,我國大型調相機已在扎魯特站、韶山站等換流站投入應用,將為大電網(wǎng)安全穩(wěn)定提供較好的支撐作用。 《大型調相機運行維護培訓教材》介紹了大型調相機及電氣設備和系統(tǒng)的原理、結構、特性及運行、維護、調試等技術。主要內容包括調相機本體、勵磁系統(tǒng)、SFC系統(tǒng)、電氣主接線、低壓電動機、繼電保護、直流電源、冷卻系統(tǒng)、油系統(tǒng)、機組啟停、監(jiān)控系統(tǒng)、運行維護及故障處理等內容。 參加本書編寫的人員有曹志偉(第一章和第十二章),解笑蘇(第二章),張維超(第三章及第十章第一節(jié)),孫福春(第四章及第十章第三節(jié))、李明(第五章),趙斌超(第六章、第七章及第十章第二節(jié)),劉國強(第八章),齊國棟(第九章),丁衛(wèi)東(第十一章)。 本書在編寫過程中得到了國網(wǎng)公司運檢部、山東電力公司及相關兄弟單位的支持和指導,上海電機廠、哈爾濱電機廠、南瑞繼保、南瑞科技等調相機生產(chǎn)廠家提供了詳細的技術資料,在此一并表示感謝。 由于編者水平和搜集的資料有限,且編寫時間倉促,書中缺點和謬誤在所難免,誠懇希望讀者批評指正。 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院 2018年5月
曹志偉,男,1974年出生,1996年畢業(yè)于山東工業(yè)大學電力系,本科學歷,高級工程師,工作至今一直從事電機專業(yè),在電氣試驗、技術監(jiān)督、電機事故處理等方面具有較高的技術水平,現(xiàn)任國網(wǎng)山東電科院設備狀態(tài)評價中心技術監(jiān)督室主管,電力行業(yè)電機標準化技術委員會委員,中國電機工程學會大電機專委會委員。在《大電機技術》等學術期刊發(fā)表論文十余篇,主持的“整體清洗1000MW發(fā)電機定子線棒技術研究”、“上海產(chǎn)600MW等級發(fā)電機定子鐵芯故障處理”等項目先后獲得華電集團科技進步二等獎、山東電力技術革新二等獎、全國電力職工技術成果三等獎等,主持編寫了《調相機運行規(guī)程》等電力行業(yè)標準、國網(wǎng)公司企業(yè)標準(管理規(guī)定)4項。劉國強,男,1976年出生,2006年畢業(yè)于中國海洋大學化學化工學院,碩士研究生,高級工程師,主要從事化學電力水處理與化學儀表專業(yè)的技術監(jiān)督與服務工作,在水處理、水分析、化學儀表,金屬電化學腐蝕與防護等方面具有較高的技術水平。在《水處理技術》等學術期刊發(fā)表論文十余篇,主持的“超超臨界機組水、汽熱化學特性試驗研究”項目獲得華電集團科技進步二等獎,參與編寫了電力行業(yè)標準《火力發(fā)電廠垢和腐蝕產(chǎn)物分析方法》、國網(wǎng)公司管理規(guī)定《調相機檢修管理細則》等。
目錄
第一章 大型調相機原理及結構.......................................................................... 1 第一節(jié) 大型調相機概述.............................................................................. 1 第二節(jié) 調相機主要技術參數(shù)...................................................................... 7 第三節(jié) 調相機本體結構............................................................................ 14 第四節(jié) 調相機測溫及監(jiān)控系統(tǒng)................................................................ 51 第二章 大型調相機勵磁系統(tǒng)............................................................................ 56 第一節(jié) 概述................................................................................................ 56 第二節(jié) 勵磁系統(tǒng)主要設備........................................................................ 60 第三節(jié) 勵磁系統(tǒng)控制策略........................................................................ 67 第四節(jié) 勵磁系統(tǒng)運行維護........................................................................ 69 第三章 大型調相機靜止變頻器(SFC)系統(tǒng)................................................... 82 第一節(jié) 靜止變頻器(SFC)的結構和基本原理.......................................... 82 第二節(jié) SFC技術參數(shù)............................................................................... 95 第三節(jié) 靜止變頻器(SFC)系統(tǒng)運行及維護........................................ 98 第四章 電氣主接線與站用電接線.................................................................. 100 第一節(jié) 電氣主接線.................................................................................. 100 第二節(jié) 站用電接線.................................................................................. 103 第三節(jié) 封閉母線...................................................................................... 106 第五章 站用低壓電動機.................................................................................. 111 第一節(jié) 電動機基本原理.......................................................................... 111 第二節(jié) 調相機站用電動機...................................................................... 113 第三節(jié) 電動機的啟停.............................................................................. 114 第四節(jié) 異步電動機的運行維護.............................................................. 115 第五節(jié) 直流電動機的運行維護.............................................................. 118 第六節(jié) 電動機的異常運行及事故處理.................................................. 119 第六章 大型調相機組繼電保護...................................................................... 121 第一節(jié) 大型調相機-變壓器組保護........................................................ 121 第二節(jié) SFC系統(tǒng)保護............................................................................. 156 第三節(jié) 低壓廠用變壓器及電動機保護.................................................. 161 第七章 直流電源系統(tǒng)...................................................................................... 165 第一節(jié) 概述.............................................................................................. 165 第二節(jié) 蓄電池.......................................................................................... 169 第三節(jié) 直流電源系統(tǒng)裝置...................................................................... 174 第四節(jié) UPS系統(tǒng)..................................................................................... 181 第八章 大型調相機冷卻系統(tǒng).......................................................................... 187 第一節(jié) 調相機冷卻系統(tǒng)概述.................................................................. 187 第二節(jié) 調相機空氣內冷系統(tǒng).................................................................. 188 第三節(jié) 調相機的雙水內冷系統(tǒng).............................................................. 192 第四節(jié) 調相機外冷卻系統(tǒng)...................................................................... 206 第五節(jié) 調相機除鹽水系統(tǒng)...................................................................... 219 第六節(jié) 調相機冷卻系統(tǒng)的監(jiān)督.............................................................. 248 第九章 大型調相機油系統(tǒng).............................................................................. 256 第一節(jié) 大型調相機油系統(tǒng)概述.............................................................. 256 第二節(jié) 大型調相機油系統(tǒng)總體設計...................................................... 258 第三節(jié) 大型調相油系統(tǒng)所用油質的特性.............................................. 266 第四節(jié) 大型調相機系統(tǒng)的油質要求...................................................... 272 第五節(jié) 大型調相機所用油質的運行監(jiān)督及維護.................................. 274 第十章 大型調相機組的啟停.......................................................................... 285 第一節(jié) 靜止變頻器SFC啟動................................................................ 285 第二節(jié) 大型調相機同期并列.................................................................. 288 第三節(jié) 調相機組解列與停機.................................................................. 295 第十一章 調相機計算機監(jiān)控系統(tǒng).................................................................. 298 第一節(jié) 系統(tǒng)硬件組成.............................................................................. 298 第二節(jié) 軟件系統(tǒng)...................................................................................... 305 第三節(jié) 工程師站...................................................................................... 308 第四節(jié) 操作員站...................................................................................... 310 第五節(jié) 歷史數(shù)據(jù)站.................................................................................. 313 第六節(jié) 系統(tǒng)的運行維護........................................................................ 314 第十二章 大型調相機的運行、維護及主要故障處理措施.......................... 319 第一節(jié) 調相機啟動前的檢查項目及要求.............................................. 319 第二節(jié) 調相機啟動過程中的檢查項目及要求...................................... 322 第三節(jié) 調相機運行時的監(jiān)測、維護與注意事項.................................. 324 第四節(jié) 調相機特殊運行方式.................................................................. 329 第五節(jié) 調相機檢修和預防性試驗.......................................................... 333 第六節(jié) 調相機的主要故障及處理措施.................................................. 336 參考文獻............................................................................................................ 349
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