T_ZDL 009-2023 小型水电站变速恒频改造规范.pdf

学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载浙 江 省 电 力 行 业 协 会 团 体 标 准 T/ZDLICS 27.140 CCS D 441 ICS 27.140 CCS D 441 T/ZDL 0092023 T/ZDL 0092023 小型水电站变速恒频改造规范 Specifications for variable speed constant frequency transformation of small hydropower plants 2023-09-22 发布2023-10-01 实施浙江省电力行业协会 发 布学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载T/ZDL 0092023 I 目 次 目 次.I 前 言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 一般要求.2 5 现状分析与评价.2 6 改造内容及技术要求.3 6.1 工程规模和任务.3 6.2 水工建筑物.5 6.3 调速系统.4 6.4 励磁系统及发电机.3 6.5 变流器.4 6.6 自动化.4 6.7 其他设备及设施.5 7 施工组织设计.5 8 生态环境保护.6 9 技术性能指标和要求.6 10 工程验收.6 学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载T/ZDL 0092023 前 言 为提高水能资源利用水平，加强河道生态环境保护，充分发挥水电工程效益，开展小型水电站变速恒频改造，具有重要的经济和生态意义。为加强小型水电站变速恒频改造技术指导，做到技术先进、安全适用、经济合理、质量保证、节能环保，特制定本规范。本文件按 GB/T 1.1-2020标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则有关规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由国网浙江省电力有限公司绍兴供电公司、国网浙江省电力有限公司新昌县供电公司提出。本文件由浙江省电力行业协会归口。本文件主要起草单位：国网浙江省电力有限公司、国网浙江省电力有限公司绍兴供电公司、国网浙江省电力有限公司新昌县供电公司、绍兴大明电力建设有限公司、国网电力科学研究院有限公司、南京工程学院、新昌县水利水电局、新昌县新明实业有限公司。本文件主要起草人：何德、朱江峰、张亚东、裴志刚、陈晓宇、章立宗、张良、陈洁钰、高捷、裘炯、过亮、陈佳明、方珺、边飞挺、钟天成、乔艳、俞金云、刘维康、张志远、李勇、汪磊、倪乾坤、陆献传、王洪亮、孔晓磊、方渊、韩柯阳、梅春联、王志阳、石宇浩。本文件为首次发布。II 学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载T/ZDL 0092023 小型水电站变速恒频改造规范 1 范围 本标准规定了小型水电站变速恒频改造的技术要求，包括现状分析与评价、机电设备检测与评价、改造内容及其技术要求、施工组织设计、生态环境保护、技术性能指标和要求以及工程验收。本标准适用于总装机容量 50MW 及以下小型水电站的变速恒频改造，其他装机容量水电站的变速恒频改造可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 50876 小型水电站安全检测与评价规范 GB/T 50964 小型水电站运行维护技术规范 GB/T 9652.2 水轮机调速系统试验 GB/T 8564 水轮发电机组安装技术规范 GB/T 27989 小型水轮发电机基本技术条件 GB/T 21718 小型水轮机基本技术条件 GB/T 20641 低压成套开关设备和控制设备 空壳体的一般要求 GB/T 50700 小型水电站技术改造标准 GB 50071 小型水力发电站设计规范 GB 50150 电气设备交接试验标准 DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统技术条件 DL/T 596 电力设备预防性试验规程 NB/T 42052 小水电机组启动试验规程 NB/T 42095 小水电机组高油压调速器基本技术条件 NB/T 42041 小水电机组安装技术规范 NB/T 42163 小水电机组自并励励磁系统技术条件 NB/T 42097 小水电机组无刷励磁技术条件 NB/T 42075 无人值班小型水电站监控技术规范 NB/T 42094 小水电机组电气试验规程 NB/T 35050 水力发电厂接地设计技术导则 NB/T 10477 小型水电站增效扩容改造技术规程 SL 105 水工金属结构防腐蚀规范 SL 168 小型水电站建设工程验收规程 SL 229 小型水力发电站自动化设计规范 SL 252 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL 587 水利水电工程接地设计规范 SL/T 796 小型水电站下游河道减脱水防治技术导则 1 学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载T/ZDL 0092023 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 变速恒频 variable speed constant frequency 变速恒频是指发电机在发电过程中转速可以变化，通过一定控制方式使频率恒定的技术，控制方式包括调节发电机转子或定子的电压、电流、频率和相位等。3.2 变速恒频改造 variable speed constant frequency transformation 通过改变励磁电流频率，适应发电机转速变化，使其与原动机的最佳转速匹配，提高机组的效率并显著提高电力系统的静态和暂态稳定性的活动，是技术改造或更新改造的一种。4 一般要求 4.1 变速恒频改造应遵循安全可靠、绿色环保、技术合理、经济适用的原则，达到提高综合能效、提升电能质量和安全性能、促进水资源综合利用、维护河流生态健康的目标，水头变化较大或调节能力较弱的小型水电站宜进行变速恒频改造。4.2 变速恒频改造前应编制相关设计文件，开展必要的现场调查和勘测，对电站变速恒频改造进行可行性评价。4.3 变速恒频改造内容应以机电设备技术更新改造为重点，尽可能减少对挡水、泄水、引水、厂房等建筑物、金属结构及送出工程等的改造。机电设备更新改造应从实际出发，充分利用原有设施或设备，积极采用技术先进、安全可靠、节能环保的设备和技术。4.4 变速恒频改造应不超出电站水工建筑物、水轮机、水力机械、发电机、自动化、金属结构等设备或设施原有设计的结构强度、密封要求，变速恒频改造后水轮机或发电机转速不应超过原有设计范围。4.5 变速恒频改造应根据实际情况选择交流励磁双馈发电系统、无刷双馈发电系统、全功率变流器发电系统等技术路线。4.6 变速恒频改造除应满足本文件要求外，也应符合国家现行相关标准的规定，并满足河道生态流量泄放的需求。5 现状分析与评价 5.1 变速恒频改造现状分析与评价应收集的资料包括：a)电站现有工程设计资料，以及现有设施、设备的竣工和运行资料；b)河流规划及最新水文资料；c)电站现有设施、设备的安全检测和性能测试资料；d)电站废水、废气、噪声等相关环境保护和评价资料；e)其他相关资料。5.2 变速恒频改造前应依据安全检测或评估结果、运行以及检修资料，对水工建筑物、水2 学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载T/ZDL 0092023 力机械、电气、金属结构等设施或设备进行安全分析，并做出技术改造必要性评价。5.3 对于列入变速恒频改造的设备，应进行设备安全检测与评价。检测评价的项目及标准可按 GB/T 50876 的相关规定执行。具体设备设施如下：a)调速系统的检测与评价对象应包括调节控制装置、油压装置和操作机构等。调速系统现场测试应根据检查和运行情况有选择地进行，测试可按照 GB/T 9652.2、NB/T 42095相关规定执行。b）励磁系统检测与评价对象应包括励磁装置、发电机的励磁绕组、电刷及相关电缆、励磁变压器等（无刷励磁还包括交流励磁机、旋转硅整流器）。可按照以下标准执行：采用自并励静止励磁系统的可按 DL/T 583（适用单机容量不小于 10MW）或 NB/T 42163（适用单机容量小于 10MW）执行。采用无刷励磁系统的可按 NB/T 42097 执行。c)电气一次设备检测与评价对象应包括主变压器、厂用变压器、断路器、隔离开关、互感器、电力电缆、母线及架构、防雷/避雷装置、接地装置、照明及安全设施等。电气一次设备现场测试应根据现场检查和运行情况进行，现场检测应符合 GB 50150 和 DL/T 596的相关规定。d)电气二次设备检测与评价对象应包括测量、控制和保护设备及其他辅助设备。电气二次设备现场测试应根据现场检查和运行情况进行。6 改造内容及技术要求 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 学兔兔 w w w.b z f x w.c o m 标准下载T/ZDL 0092023 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 2000m3000m 时，选择高海拔型变流器；工作海拔在 3000m5000m 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