三峽水利樞紐設有左、右岸兩座電站,電站廠房為壩后式,共安裝26臺單機容量700MW 的發(fā)電機組,其中左岸廠房14臺,右岸廠房12臺。左岸電站
主廠房設有2臺1200/125t 單小車橋式起重機和2臺125/125t 橋式起重機,布置在兩個不同高程,1200/125t 橋式起重機主起升機構起重量為1200t,
副起升機構起重量為125t。一般情況下單臺橋機運行,運行范圍為640m,只有在起吊約2000t的發(fā)電機轉(zhuǎn)子時2臺橋機才同時抬轉(zhuǎn)子運行。高峰期每年安裝6臺機組,正常情況下每年安裝4臺機組,運行范圍為安Ⅱ段轉(zhuǎn)子安裝支墩至14號機組中心線,距離約584m。
左岸電站主廠房橋機供電采用400V 電壓,每臺橋機主起升機構的電動機為2×250kW,*大運行方式為2臺橋機同時抬發(fā)電機轉(zhuǎn)子,其供電負荷約為4×250kW (1000kW),*大運距約584m,故所設計的供電系統(tǒng)須在584m 范圍內(nèi)任何位置提供約4×250kW(1000kW)的380V 電源。
1 供電方式
左岸電站主廠房2臺1200/125t 橋機除主、副起升機構電動機外,還有大車運行機構電動機,主、副小車運行機構電動機,各電動機參數(shù)見表1。為了降低鼠籠式電動機的起動電流,橋機的電動機均采用變頻起動,起動電流控制在2倍額定電流以內(nèi)。橋機供電系統(tǒng)的*大運行負荷,是在2臺橋機并車后起吊重約2000t 的發(fā)電機轉(zhuǎn)子。雖然2臺橋機可做到起升、橋機行走、起升機構行走同時動作,但為了限制供電負荷,經(jīng)技術分析,2臺橋機并車運行起吊發(fā)電機轉(zhuǎn)子時按單一動作考慮,在計及控制和照明負荷后,2臺1200/125t 橋機*大運行工況時的發(fā)熱電流為1980A(持續(xù)時間1h)。
發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊運距離長達584m,為保證在此范圍內(nèi)任一點提供*大1980A 的380V 供電電源,并保證橋機電動機的起動電流在2倍額定電流時的起動壓降,經(jīng)分析比較后選擇1200/125t 橋機的供電接線方式如圖1。
2 設備選型研究
根據(jù)運行時*大發(fā)熱電流1980A(持續(xù)時間1h)的要求,初選2根載流量為1250A 的重三型滑觸線并聯(lián),進行2臺橋機同時起動時的電壓降計算,以及三相短路故障電流計算,此種產(chǎn)品導線之間的*小中 心 距 為 50 mm,導 線 (20℃) 直 流 電 阻 r =0.00004Ω/m,交流阻抗 z=0.000096Ω/m。2臺橋機并車運行起吊發(fā)電機轉(zhuǎn)子初始狀態(tài)時,按常規(guī)需2臺橋機的4臺250kW 電動機同時起動,起動電流約3900A,經(jīng)電壓降計算,盡管滑觸線上電壓降只有4.4%,但起升機構電動機端電壓僅為額定電壓的82.5%,不能滿足起重設備電動機端電壓不低于額定電壓85%的技術要求。再降低滑觸線等設備的電壓降已很困難,經(jīng)與橋機生產(chǎn)廠多次研究協(xié)商,2臺橋機并車運行起吊發(fā)電機轉(zhuǎn)子時,除2臺橋機起升機構的4臺電動機同時起動這一功能外,還可設置以下控制功能:每臺橋機先起動一臺電動機,在主令推到第4檔時再加入第2臺電動機,則*大起動電流發(fā)生在從第3檔向第4檔轉(zhuǎn)換時,2臺橋機僅有2臺電動機同時起動,*大電流約2900A。計算起動時2900A 電流時的電壓降,起升機構電動機端電壓為額定電壓的86.9%,則可滿足起重設備電動機端電壓不低于額定電壓85%的技術要求,此時滑觸線上電壓降僅為3.26%。經(jīng)計算比選,為滿足電壓降技術要求,*終對2臺橋機并車運行起吊發(fā)電機轉(zhuǎn)子時電動機的起動過程功能設置為:每臺橋機先起動一臺主起升電動機,從第1檔到第3檔都是如此;在主令推到第4檔時再加入第2臺電動機;第2臺電動機從零速直接加速到所需的轉(zhuǎn)速。
電壓降滿足要求后,采用三點同時供電聯(lián)網(wǎng)計算方法,進行滑觸線三相短路電流計算,故障點選在滑觸線上可能通過*大短路電流的1號和3號電源進線端點(圖1中1/10L 點)外側(cè)附近,經(jīng)計算三相短路電流為41.3kA。
根據(jù)額定電流、電動機起動電壓降、三相短路電流等,選擇1200/125t 橋機滑觸線的技術要求為:采用兩組額定電流1250A 的重三型滑觸線并聯(lián),其中一組為4根(3根相線,1根安全接地線),另一組為3根相線,共7根,兩組滑觸線采用上、下雙層布置,且在三個電源點進線處其他地點每隔6m 設置同相的兩根滑觸線并列點?;|線應能滿足在1980A電流下連續(xù)運行1h,導體溫度不超過85℃;在連續(xù)運行情況下,通過50kA(有效值)的三相短路電流0.4~1s,導體溫度不超過125℃,護套不受損害;瞬時三相通過沖擊電流110kA 時,滑觸線不產(chǎn)生有害變形;兩組滑觸線并聯(lián)通過2900A 電流時,滑觸線電壓降應小于12.5V。
經(jīng)過三峽開發(fā)總公司組織的設備招標,*后選用武漢漢發(fā)工業(yè)移動供電系統(tǒng)有限公司(法國獨資)生產(chǎn)的滑觸線產(chǎn)品。
3 設備試驗
為了驗證武漢漢發(fā)公司所生產(chǎn)滑觸線通過2900A電流時的電壓降及三相短路故障時的動、熱穩(wěn)定性能,委托經(jīng)國家技術監(jiān)督局計量認證合格的低壓電器質(zhì)量檢驗測試中心進行了1250A 滑觸線直流電阻、交流阻抗和三相短路電流耐受能力試驗,表3~5測試樣品長度3.815m,在正常使用狀態(tài)下,通以額定電流至熱狀態(tài),連續(xù)接通和分斷3次,在溫升穩(wěn)定后測量輸入端相間線電壓和相電流,計算算術平均相電壓降、算術平均相電流和每相阻抗。測試結(jié)果見表2~6。經(jīng)短路電流耐受能力試驗后檢查,機械部件和絕緣件沒有損傷及可觀察的變形;試驗后2倍額定電壓介電強度試驗合格。結(jié)論為測試合格(母線夾間距為500mm)。
使用直流電阻、交流阻抗測試值進行電壓降核算,選用相間距離50mm 的產(chǎn)品,左岸電站1200/125t 橋機滑觸線通過*大電流2900A 時,滑觸線的電壓降滿足設備選型要求。同時可知,兩組滑觸線并聯(lián)時阻抗測試值比一組測試值的一半平均僅大5.2%,說明兩組并聯(lián)時組與組之間互感較??;而相間距離70mm 的產(chǎn)品與相間距離50mm 的產(chǎn)品相比,阻抗平均大25.7%,故1200/125t 橋機滑觸線不宜選用相間距離70mm 的產(chǎn)品。
短路電流耐受能力試驗做了2次,第1次采用常規(guī)的母線夾(提掛夾),母線夾間距設為1500mm,產(chǎn)品不能耐受要求的短路電流沖擊,試驗失敗。第2次采用加固材料制造的母線夾(提掛夾),母線夾間距減小為500mm,產(chǎn)品通過了要求的短路電流沖擊,試驗成功。通過試驗,1200/125t 橋機滑觸線選用使用加固材料制造的母線夾(提掛夾),母線夾間距為500mm。
4 結(jié) 語
安裝在三峽左岸電站主廠房上游側(cè)92m 高程的1200/125t 橋機滑觸線經(jīng)過2a 的運行,狀況良好。在2002年和2003年已將1~6號機共6臺機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)子由2臺橋機并車運行安全順利吊入機坑,事實證明橋機供電系統(tǒng)設計及經(jīng)充分比較研究后所選的武漢漢發(fā)公司生產(chǎn)的滑觸線滿足對橋機長距離供電的要求。