T/ZDL 009-2023
小型水电站变速恒频改造规范

Specifications for variable speed constant frequency transformation of small hydropower plants

标准号

T/ZDL 009-2023

发布

2023年

发布单位

中国团体标准

当前最新

T/ZDL 009-2023

 

 

适用范围

6.1 工程规模和任务  6.1.1 根据河流规划、降雨量、水流速度、生态流量等水文情况和电站接入系统、水工建 筑物、机电及辅助设备、发电年利用小时等运行情况，确定变速恒频改造工程规模。  6.1.2 采用相同的电量计算方法，对比分析变速恒频改造前后的水量利用率、多年平均发 电量等参数，结合小水电机组特性、河流生态流量、与上下游电站发电引用流量等分析变速 恒频改造的经济性。  6.2 励磁系统及发电机  6.2.1 应根据选择的技术路线对励磁系统及发电机进行改造：  a）交流励磁双馈电机发电系统：变流器通过给转子励磁绕组提供交流励磁电压实现变 速，提供的交流励磁电压原则上不应超过设计范围，必要情况下可对发电机转子进行改造， 改造后的转子应与发电机其他部件匹配；  b）无刷双馈电机发电系统：变流器通过给定子励磁绕组提供交流励磁电流实现变速， 提供的交流励磁电流原则上不应超过设计范围，必要情况下可对发电机定子进行改造，改造 后的定子应与发电机其他部件匹配；  c）全功率永磁电机发电系统：通过变流器内部的直流励磁电源，给发电机转子提供直 流励磁电压或电流实现变速，提供的直流励磁电压或电流原则上不应超过设计范围，必要情 况下可对发电机转子进行改造，改造后的转子应与发电机其他部件匹配。  6.2.2 发电机的定子绕组和转子磁极线圈绝缘等级宜采用 F 级，发电机绕组绝缘参数应大 于改造后变流器交流侧尖峰电压。发电机组应埋设可靠的温度传感装置。条件允许时，宜采 用密闭循环通风冷却方式。  6.2.3 励磁装置应采用微机型励磁调节器。励磁方式应与选择的技术路线相匹配。   3 T/ZDL 009—2023  6.2.4 励磁装置的电流电压闭环控制由变流器统一协调控制。  6.3 变流器  6.3.1 应根据环境温度、湿度、海拔等因素选择合适的变流器类型，具体要求如下：  a) 工作环境温度在-25℃～+45℃时，选择常温型变流器；在-30℃～+45℃时，选择低 温型变流器；  b) 工作海拔小于等于 2000m 时，选择普通型变流器；工作海拔在 2000m～3000m 时，选 择高海拔型变流器；工作海拔在 3000m～5000m 时，选择超高海拔型变流器；  c) 空气相对湿度应小于等于 95%。  6.3.2 变流器额定容量应与发电机容量相匹配。  6.3.3 变流器应安装在柜体中，变流器柜体构造标准应符合 GB/T 20641 的相关规定，满足 安全接地要求。  6.3.4 变流器必须具备一定的除湿功能，应采取措施防治凝露。  6.3.5 变流器具备过压、欠压、过流、过热、过频、欠频等基本的保护功能。相关保护参 数应与电站原有保护匹配，变流器应具备机侧电流不平衡保护功能。  6.3.6 变流器应配置 UPS 电源，UPS 在放电和充电时应有相应的保护措施。UPS 容量应满足 供电需求或不低于 2.5kVA，UPS 应能在额定电压的 80%～130%范围内正常输出。UPS 应具有 电池容量检测功能，在电量不足时应能发出低电量报警信号。  6.3.7 变流器应有故障录波记录功能，采样精度不低于 1.5k、采样时间不小于 10s，录波 数据应能在变流器掉电后至少保存 3 个月以上。故障录波功能要求本地单个控制器至少可记 录 1024 条事件信息，不少于 5 个历史故障文件，每个故障文件数据宽度不少于 32 通道，数 据深度不少于 1024 个控制周期。  6.4 调速系统  6.4.1 变速恒频改造相关的调速系统改造应符合以下要求：  a) 工作水头、流量改变的电站，应根据选定的水轮机参数复核调速功等调节特性参数； b) 调速系统改造宜采用全自动微机调速器，改造后的调速系统应满足开停机、快速并 网、增减负荷、事故停机等要求。  6.4.2 在各种运行工况下，变速恒频改造后的调速器应均能可靠地控制机组，并能在要求 的时间内开机、关机。调速器工作容量应经计算并留有一定裕量。  6.4.3 变速恒频改造后调速器应满足自动调节及远程控制的各项要求，并可手动操作，满 足机组调试、启动、事故及检修过程中的需要。  6.4.4 调速器油压装置宜配置双泵，油压装置宜采用高油压（10MPa～16MPa）式蓄能器的 结构型式。对于采用直流内喷接力器的水斗式水轮机，其调速器油压装置油压等级不宜大于 6.3MP；对于转桨式机组的内置桨叶接力器，若采用油压等级大于 6.3MPa 宜进行技术论证。 6.5 自动化  6.5.1 电站自动化技术改造应符合 SL 229 相关规定，原则上达到无人值班或少人值守的要 求。  6.5.2 应满足电力系统对电站变速恒频改造后电气设备、调度管理自动化、继电保护和安 4  T/ZDL 009—2023  全自动装置、计量及通信等方面的要求。  6.5.3 电站的继电保护整定值应根据改造后的设备参数及保护配置重新整定计算。  6.5.4 根据无人值班或少人值守标准的要求，电站宜设置独立的、安全可靠的微机型保护 装置。  6.5.5 改造后的电站网络接入设备应满足电力监控系统安全防护接入要求。  6.5.6 变速恒频改造新增的计算机控制系统应与原有二次系统信号及控制节点兼容，同时 具备对变流器、调速器等设备实时通信和控制功能，设备间通信可采用 CANopen 等通讯协议。  6.5.7 宜增设视频监视系统作为辅助集中监控手段；宜设置必要的火灾自动报警系统；应 配置可靠、安全、环保的操作电源。  6.5.8 对于流域梯级小型水电站，经改造后应具备远方调度接口，宜满足流域梯级优化调 度的要求，以提高流域电站的整体发电效益。  6.6 水工建筑物  6.6.1 变速恒频改造涉及的水工建筑物改造，应遵循以下要求：  a）配合变速恒频改造，原则上不改变水工建筑物结构；  b）环境友好，便于改造施工；  c）消除安全隐患。  6.6.2 变速恒频改造新增设施设备载重不应超过厂房楼板等的结构稳定性和强度，也不应 超过吊车梁及其相关建筑结构强度。  6.6.3 变速恒频改造新增设施设备不应阻碍厂房原有运行维护通道。  6.7 其他设备及设施  6.7.1 变速恒频改造电站应复核过电压保护和接地装置的改造其接地电阻应符 NB/T 35050 及 SL 587 的规定。  6.7.2 照明设计应尽量符合原工程建筑物内、外工作场所及通道的布置，按相关标准设置 正常工作照明和应急照明，无事故照明的应增设事故照明。  6.7.3 应对变速恒频改造所引起的新增金属结构设备进行设备选型和工程布置设计。  6.7.4 金属结构的防腐应结合使用环境、运行工况、维护管理条件等因素，通过技术经济 比较选定防腐改造方案，并满足安全施工及环保要求。  6.7.5 其他电气设备技术改造应符合下述规定：  a）电气设备的更新改造应选择安全、节能、环保型产品；  b）高压断路器应选择无油型；  c）高压开关柜应选择满足“五防”（防止误分、误合断路器，防止带负荷分、合隔离 开关，防止带电挂设接地线，防止带地线合闸.防止操作人员误入带电间隔）要求的轻型封 闭式；  d）低压开关设备应具备 3C 认证；  e）电缆宜采用电缆架或穿管布置。

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