Selección de la configuración de dispositivos de medición de centrales hidroeléctricas y sistema de gestión de energía de la planta

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Compañía Acrel, Ltd.

La norma NB/T 10861-2021, "Especificación de diseño para la configuración de dispositivos de medición en centrales hidroeléctricas", proporciona requisitos detallados y directrices para la configuración de dispositivos de medición en centrales hidroeléctricas. Los dispositivos de medición son un componente importante del monitoreo operativo de las centrales hidroeléctricas. La medición en centrales hidroeléctricas se divide principalmente en medición de magnitudes eléctricas y medición de magnitudes no eléctricas. La medición eléctrica se refiere a la medición de parámetros eléctricos en tiempo real mediante electricidad, incluyendo corriente, voltaje, frecuencia, factor de potencia, potencia activa/reactiva, energía activa/reactiva, etc.; la medición no eléctrica se refiere al uso de transmisores para convertir señales eléctricas no eléctricas de 4-20 mA o 0-5 V, incluyendo temperatura, velocidad, presión, nivel de líquido, apertura, etc. Este ensayo solo analiza el dispositivo de medición y el sistema de gestión del consumo de energía de la central hidroeléctrica según la norma, y ​​no aborda la configuración de protección de microcomputadoras de la central.

1.Disposición general

1.0.1 Esta especificación está formulada para estandarizar el diseño de configuración de los dispositivos de medición en las plantas de energía hidroeléctrica, garantizar el funcionamiento seguro, estable y a largo plazo de las plantas de energía hidroeléctrica y mejorar los beneficios económicos integrales generales de las plantas de energía hidroeléctrica.

1.0.2 Esta especificación es aplicable al diseño de configuración de dispositivos de medición para centrales hidroeléctricas de nueva construcción, reconstruidas y ampliadas.

1.0.3 El diseño de la configuración de los dispositivos de medición en las centrales hidroeléctricas debe adoptar activamente nuevas tecnologías y productos que hayan pasado la evaluación.

1.0.4 La configuración y el diseño de los dispositivos de medición en las centrales hidroeléctricas deben cumplir con los requisitos del sistema eléctrico en cuanto a la cantidad de información recolectada en la central y el método de recolección de información.

1.0.5 El diseño de la configuración de los dispositivos de medición en las centrales hidroeléctricas no sólo deberá ajustarse a este código, sino también a las normas nacionales vigentes pertinentes.

2.Terminología

2.0.1 Medición eléctrica

Medición de parámetros eléctricos en tiempo real mediante electricidad.

2.0.2 Medición de energía

Medición de parámetros de energía eléctrica.

2.0.3 Medidor eléctrico general

Las centrales hidroeléctricas suelen utilizar medidores de aguja, medidores digitales, etc.

2.0.4 Medidor de tipo puntero

Según la relación entre el puntero y la escala para indicar el valor medido del medidor.

2.0.5 Medidor de tipo digital

En la pantalla se puede utilizar directamente el valor medido del medidor digital.

2.0.6 Medidor de vatios-hora

Un instrumento que mide datos de energía eléctrica activa y/o reactiva.

2.0.7 Dispositivo de muestreo de CA inteligente

Muestreo de potencia de frecuencia de CA, directamente a la unidad de procesamiento de datos para su procesamiento para obtener el voltaje, la corriente, la potencia activa, la potencia reactiva, el factor de potencia, la frecuencia, la potencia activa, la potencia reactiva y otros parámetros, y a través de la interfaz de comunicación estándar salida medidor inteligente multifuncional.

2.0.8 Transductor

Medirse mediante la conversión de corriente continua, voltaje continuo o dispositivo de señal digital.

2.0.9 Clase de precisión del instrumento de medición

Instrumentos de medida y/o accesorios destinados a satisfacer determinados requisitos de medición diseñados para garantizar que el error permisible y el cambio extremadamente dentro de los límites especificados del nivel.

2.0.10 Componentes de automatización

Componentes y/o dispositivos para monitoreo de datos de condición, ejecución de acciones en plantas hidroeléctricas.

2.0.11 Medición no eléctrica

Medición de temperatura, presión, velocidad, desplazamiento, caudal, nivel, vibración, péndulo y otros parámetros no eléctricos en tiempo real.

3.Medición eléctrica y medición de potencia

Los objetos de medición eléctrica incluyen generador hidroeléctrico/motor del generador, transformador principal, línea, bus, transformador de planta, sistema de CC, etc. La Figura 1 es un diagrama esquemático del cableado eléctrico de la planta de energía hidroeléctrica, que muestra el cableado eléctrico del grupo electrógeno hidroeléctrico, el transformador principal, la línea y el transformador de potencia de la planta.

Fig. 1 Diagrama esquemático del cableado eléctrico de una central hidroeléctrica

3.1 Medición eléctrica y medición de energía eléctrica del generador hidroeléctrico/motor del generador

3.1.2 El dispositivo de arranque de frecuencia variable estático del motor del generador debe medir los siguientes elementos.

3.1.3 El hidrogenerador/motor generador deberá medir la energía eléctrica activa y reactiva. Un hidrogenerador que pueda operar con modulación de fase deberá medir la potencia activa bidireccional; un hidrogenerador con avance de fase deberá medir la potencia reactiva bidireccional; y un motor generador deberá medir la potencia activa y reactiva bidireccional.

3.1.4 Para los hidrogeneradores que puedan operar en modulación de fase, se deberá medir la potencia activa en ambas direcciones; para los hidrogeneradores que puedan operar en avance de fase, se deberá medir la potencia en ambas direcciones. Los motores del generador deberán medir la potencia activa y la potencia reactiva en ambas direcciones.

3.1.5 Al medir el ángulo de potencia activa del sistema de potencia, se debe medir el ángulo de potencia del generador.

3.1.6 El lado de alto voltaje del transformador de excitación debe medir la corriente trifásica, la potencia activa y la potencia reactiva.

La configuración de monitoreo del hidrogenerador y el transformador de excitación se muestra en la Figura 2, y la selección del equipo se muestra en la Figura 1.

Fig. 2 Configuración de medición eléctrica del hidrogenerador

Tabla 1 Selección de monitorización del hidrogenerador y del transformador de excitación

3.2 Medición eléctrica y conteo de energía eléctrica del sistema de impulso y envío

3.2.1 Los elementos principales de medición de transformadores y de medición de potencia deberán cumplir los siguientes requisitos:

1 Los transformadores de doble devanado deben medir la corriente trifásica, la potencia activa y la potencia reactiva en el lado de alto voltaje, y un lado del transformador debe medir la energía activa y la energía reactiva.

Los transformadores de tres devanados o autotransformadores deben medir la corriente trifásica, la potencia activa y la potencia reactiva en tres lados, así como la energía activa y reactiva en tres lados. El devanado común del autotransformador debe medir la corriente trifásica.

3 Cuando la unidad generadora está cableada como una unidad pero el generador tiene un disyuntor, se deben medir el voltaje de la línea lateral de bajo voltaje y el voltaje trifásico.

4. La potencia activa y la potencia reactiva se deben medir en ambos lados del transformador de contacto, y se deben medir la energía activa y la energía reactiva.

5 Cuando sea posible transmitir y recibir potencia, se debe medir la potencia activa en ambas direcciones y se debe medir la energía activa en ambas direcciones; cuando sea posible funcionar con desfase y adelanto de fase, se debe medir la potencia reactiva en ambas direcciones y se debe medir la energía reactiva en ambas direcciones.

Fig. 3 Configuración de medición eléctrica del transformador principal en la central hidroeléctrica

Tabla 2 Selección del sistema principal de monitoreo del transformador

3.2.2 Los elementos de medición de línea deberán cumplir los siguientes requisitos:

1 Las líneas de 6,3 kV ~ 66 kV deben medir la corriente monofásica y, cuando las condiciones lo permitan, se puede medir la corriente bifásica o trifásica.

Las líneas de 35 kV y 66 kV deben medir la potencia activa, y las líneas de 6,3 kV ~ 66 kV también pueden medir la potencia activa y la potencia reactiva cuando las condiciones lo permitan.

3 Las líneas de 110 kV y superiores deben medir la corriente trifásica, la potencia activa y la potencia reactiva.

Las líneas de 6,3 kV y superiores deben medir la energía activa y la energía reactiva.

5 Cuando sea probable que la línea transmita y reciba energía, se deberá medir la potencia activa en ambas direcciones y la energía activa en ambas direcciones.

6 Cuando la línea pueda funcionar con desfase o adelanto de fase, se deberá medir la potencia reactiva en ambas direcciones y la energía reactiva en ambas direcciones.

7 Cuando lo requiera el sistema de energía, se deberá medir el ángulo de potencia de la línea para la línea de la estación elevadora.

Fig. 4 Configuración de medición eléctrica para líneas de centrales hidroeléctricas

Tabla 3 Selección de medición de línea

3.2.3 Los elementos de medición de barras colectoras deberán cumplir los siguientes requisitos:

1 Las barras colectoras de voltaje del generador de 6,3 kV y superiores y las barras colectoras de 35 kV y 66 kV deben medir el voltaje y la frecuencia de la barra colectora y medir el voltaje trifásico al mismo tiempo.

2 Los buses de 110 kV y superiores deben medir tres voltajes y frecuencias de línea.

Los interruptores automáticos de enlace de bus de 6,3 kV y superiores, los interruptores automáticos de sección de bus, los interruptores automáticos de puente interno y los interruptores automáticos de puente externo deben medir la corriente CA, y los de 110 kV y superiores deben medir la corriente trifásica.

Se debe medir la corriente trifásica para cada circuito de disyuntor de cableado 3/2, cableado 4/3 y cableado de esquina.

5 Los interruptores automáticos de derivación, los interruptores automáticos de enlace de barras o de sección y derivación y los interruptores automáticos de puente exterior de 35 kV y superiores deben medir la potencia activa y la potencia reactiva, y medir la energía activa y la energía reactiva. Cuando sea posible transmitir y recibir potencia, se debe medir la potencia activa en ambas direcciones y se debe medir la energía activa en ambas direcciones; en el caso de operación con desfase y avance de fase, se debe medir la potencia reactiva en ambas direcciones y se debe medir la energía reactiva en ambas direcciones.

Fig. 5 Configuración de medición eléctrica de barras en central hidroeléctrica

Tabla 4 Selección de medidas de bus

3.2.4 Se debe medir la corriente trifásica y la potencia reactiva para grupos de reactores shunt de 110 kV y superiores, y se debe medir la energía reactiva. El circuito de reactor shunt de 6,3 kV ~ 66 kV debe medir la corriente CA.

Tabla 5 Selección de medidas del reactor

3.3 Medición eléctrica y medición de energía del sistema de potencia de la planta

3.3.1 La corriente CA, la potencia activa y la energía activa deben medirse en el lado de alta tensión del transformador de potencia de fábrica. Si el lado de alta tensión no cumple con las condiciones de medición, puede medirse en el lado de baja presión.

3.3.2 Se debe medir la tensión de CA de la barra colectora de trabajo de la electricidad de la fábrica. Cuando el punto neutro no esté conectado a tierra eficazmente,

Tensiones de línea a línea y trifásicas; cuando el neutro esté efectivamente conectado a tierra, se medirán tres tensiones de línea a línea.

3.3.3 Se debe medir la corriente trifásica de las líneas de suministro de energía en el área de la fábrica y se puede medir la energía activa de acuerdo con las necesidades de medición de energía eléctrica.

3.3.4 Se debe medir la corriente trifásica para transformadores de energía de servicios públicos de 50 kVA y más con cargas de iluminación.

3.3.5 La corriente monofásica debe medirse al menos para el circuito de motor de 55 kW y superior.

3.3.6 Cuando el lado de bajo voltaje del transformador de potencia de fábrica es un sistema trifásico de cuatro cables de 0,4 kV, se debe medir la corriente trifásica.

3.3.7 El interruptor automático de sección para alimentación de fábrica deberá medir corriente monofásica.

3.3.8 Los generadores diésel deben medir la corriente trifásica, el voltaje trifásico, la potencia activa y medir la energía activa.

Fig. 6 Configuración de medición eléctrica del sistema de suministro de energía de una central hidroeléctrica

Tabla 6 Selección de la configuración de medición eléctrica para el sistema de energía de la planta

3.4 Medición eléctrica del sistema de alimentación de CC

3.4.1 El sistema de alimentación de CC deberá medir los siguientes elementos:

1 Tensión de bus del sistema de CC sin dispositivo reductor.

2 Voltaje de bus de cierre del sistema de CC y voltaje de bus de control con dispositivo reductor.

3 El dispositivo de carga emite voltaje y corriente.

4. Voltaje y corriente del paquete de batería.

3.4.2 El circuito de la batería debe medir la corriente de carga flotante.

3.4.3 Cuando se utiliza una batería de plomo-ácido regulada por válvula fija, es aconsejable medir el voltaje de una sola batería o de una batería ensamblada mediante inspección.

3.4.4 El gabinete de distribución de CC debe medir el voltaje del bus.

3.4.5 La prueba de aislamiento del bus de CC deberá cumplir con las disposiciones pertinentes del estándar industrial actual "Código para el diseño de sistemas de suministro de energía de CC en plantas de energía hidroeléctrica" ​​NB/T 10606.

3.4.6 Cuando el sistema de alimentación de CC está equipado con un dispositivo de monitoreo de microcomputadora, la medición de los instrumentos convencionales solo puede medir el voltaje del bus de CC y el voltaje de la batería.

3.5 Mediciones eléctricas del sistema de alimentación ininterrumpida (UPS)

3.5.1 El UPS debe medir los siguientes elementos:

1 Voltaje de salida.

2 Frecuencia de salida.

3 Potencia o corriente de salida.

3.5.2 El gabinete de distribución principal del UPS debe medir la corriente entrante, el voltaje del bus y