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水电厂设计和运行的节能技术

2019-09-05 11:20 来源: 智联能效
期权保本理财  水电厂设计和运行的节能技术水电厂综合能效较低,应通过科学设计选型,优化调度运行,修订提高并网功率因数考核标准,做好无功功率就地平衡等措施,使电能损耗降低5~10,提高水能资源利用率,发挥出水电厂的应有效益。本文就水电厂设计选型和运行中有关如何提高水能转换效率、发电效率及减少输变电损耗、修订并网功率因数考核标准等方面做出论述介绍,供有关行业参考。



  一、提高水工设施能效

  低水头大流量的河床式、坝后式水电站,应减少进水口和拦污栅水头损失,进水口应力求顺畅,拦污栅应采用宽面布置,不要太密,尾水渠要尽量宽深,调节水库应充分注意保持高水位运行。中高水头的引水式水电站,尽量采用有压引水,力求采用优化调节运行,压力管道截面要从节能降耗方面比较确定,特别是较长的管道,以等径变管厚为宜。

  二、水轮机选型与节能

  水轮机的节能,最大方面是注重转轮的最高效率和实际运行区的效率,现在水轮机转轮的品种和规格很多,可以通过选择转轮型号和直径,使水轮机在最优工况运行,还可以在一个电站内选择不同型号和直径的转轮,甚至可选用不同类型的水轮机。

  三、发电机选配与节能

  从现代小型同步发电机励磁类型和制造使用情况看,无刷励磁的发电机效率较高,可控硅整流次之,机械励磁和电抗分流励磁较差。无刷励磁发电机的主励磁电流回路最短,损耗最少,其他回路损耗更微小,目前主要使用在12极100~630kW以下小型发电机,一些低转速的和800~2000kW高压机组较少选用,主要是旋转整流二极管容量(现已有很多大电流整流元件可供选配)、励磁电流观测和停机灭磁等问题,其实对小机组励磁电流观测(可在交流励磁机调节电流和并网功率因数加以间接测控)和灭磁(非电机内部短路停机灭磁无大作用,内部短路机率极少,慢速灭磁也不会造成严重后果)不是很必要,转速低的电机可通过增加交流励磁机定子磁极的对数解决,该励磁方式可使整机发电效率提高约1,价格便宜,运行可靠,占地也少,值得广泛采用。可控硅励磁主要在极低转速和较大容量同步发电机使用,机械励磁和电抗分流励磁最好不用,小容量(500kW以下)发电机组最好使用异步发电机,综合效率可提高1~2。

  容量选配也是小型发电机节能的一个主要措施,以前生产的微小型同步发电机,额定功率因数满载的励磁损耗功率约占标称额定功率的2.5,发电机定子铁芯损耗一般在2.0,定子线圈功率损耗一般在5.0,现在生产的同步发电机一般分别相应减少为2.0、1.5、4.0,但电机的综合发电效率一般也只有92.5左右(容量较小的只有90左右,容量较大的一般可达95)。从节能的角度讲,负荷率控制在80较好,综合考虑节能和造价,一般负荷率控制在90~95为好,特别是利用小时较高的机组,应尽量不要满负荷甚至超负荷长期运行,也不要低于30负荷运行。当然这是指目前普通电机厂电机制造效率低而言,现在小型同步发电机与全国统一制定标准设计的节能变压器、节能交流电动机相比,效率相当低,习惯上也都不标明损耗和效率。

  四、机组配套和运行节能措施

  水轮机宜工作在最佳效率区,偏离该工况效率将大幅度下降,尤其是轴流式、贯流式和混流式,只有冲击式水轮机最高效率区较宽,发电机则工作在额定功率(容量)的70~90范围效率较多,综合水轮机和发电机工作效率的特点,一般以水轮机运转特性曲线中最高效率点对应的出力(如水头变化范围较大,按最大工作水头计算)乘以电机效率,按发电机最佳负荷率0.9计,节能效果最好。有的设计人员经常把电机配小,使之处于超负荷运行,被业主误认为机组好,设计水平高,而实际却是浪费资源,要么电机在高损耗区运行,要么水轮机在低效率区运行,始终没有一个最佳效率区。就运行方式而言,日调节以上(有压引水)的电站容易做到优化高效运行,如是径流(引水式)水电站,则应通过选择开大小容量的机组,适应流量(发电出力)较多的变化,流量小到机组进入严重低效率区运行时,则应利用前池(或修建不完全日调节池)和尾部渠道或引水坝共同短时蓄水,采用间歇开停机方式发电运行,保证机组具有一定的发电效率,尤其是反击式水轮机组更为重要。另外还应在值班厂房装设水位落差观测装置,使水库或前池在合理的水位范围内运行,压力管道、压力隧洞较长的应尽量按平衡负荷运行,一般少承担调峰,以利于节能。

  五、变压器选择与节能

  配电变压器的选择已介绍很多,从效率理论上讲,当变压器的可变铜损和固定铁损相等时运行效率最高,现在一般1000kVA左右的S9型节能变压器,空载损耗只有负荷损耗的16(满载总效率已达98.8),即负荷率在40时效率最高,电站升压变也是一样,不要经常处于满载甚至超载运行,电站装2台机组,完全可选1台升压变,3台机组可选2台或1台,4台机组选2台,容量选择应是机组总功率的1.25倍后再加大(或高靠)一个容量等级。

  六、电线、电缆、高压线路的选择与节能

  以前有色金属较紧缺,选择导线一般偏向按安全电流、电压降、机械强度的原则,较少顾及经济电流和节能。而现在,则应按增加导线截面而增加的投资(导体截面增加占输配电总造价的比例不高)及减少电能损耗5年左右能回收的原则,选定导体截面,虽消耗有色金属较多,但长远的节能效益还是较为显著的。应尽量减少0.4kV配电路径长度,农村的小水电和用电户往往比较分散,发供用各方应统一布局10kV公用配电网,尽量减少迂回送电,送电路径较长的10kV线路,应在末端装高压电容补偿,发电站基本少送无功功率,尽量保持额定电压运行,运行电压偏离太多对节能不利。小水电比较集中连片的应协调统一联接后架线输电,容量达1500kW、输送距离在8~10km以上的可选择轻型35kV线路送电,既节省投资又可节能。

  以上就是小编为您带来的“水电厂设计和运行的节能技术”全部内容,更多节电资讯敬请关注智联能效
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