Selezione della configurazione del dispositivo di misurazione della centrale idroelettrica e sistema di gestione dell'energia dell'impianto

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Acrel Co,. Ltd.

La norma NB/T 10861-2021 "Specifiche di progettazione per la configurazione di dispositivi di misura nelle centrali idroelettriche" fornisce requisiti dettagliati e indicazioni per la configurazione di dispositivi di misura nelle centrali idroelettriche. Il dispositivo di misura è una parte importante del monitoraggio operativo della centrale idroelettrica. La misurazione della centrale idroelettrica si divide principalmente in misurazione di grandezze elettriche e misurazione di grandezze non elettriche. La misurazione elettrica si riferisce alla misurazione di parametri elettrici in tempo reale per mezzo dell'elettricità, tra cui corrente, tensione, frequenza, fattore di potenza, potenza attiva/reattiva, energia attiva/reattiva, ecc.; la misurazione non elettrica si riferisce all'uso di trasmettitori per convertire segnali elettrici non elettrici da 4-20 mA o 0-5 V, tra cui temperatura, velocità, pressione, livello del liquido, apertura, ecc. Questo saggio discute solo il dispositivo di misura e il sistema di gestione del consumo energetico della centrale idroelettrica secondo la norma e non riguarda la configurazione di protezione del microcomputer della centrale idroelettrica.

1.Disposizione generale

1.0.1 La presente specifica è formulata per standardizzare la progettazione della configurazione dei dispositivi di misura nelle centrali idroelettriche, garantire il funzionamento sicuro, stabile e a lungo termine delle centrali idroelettriche e migliorare i benefici economici complessivi delle centrali idroelettriche.

1.0.2 La presente specifica è applicabile alla progettazione della configurazione dei dispositivi di misura per centrali idroelettriche di nuova costruzione, ricostruite e ampliate.

1.0.3 La progettazione della configurazione degli strumenti di misura nelle centrali idroelettriche dovrebbe adottare attivamente nuove tecnologie e prodotti che abbiano superato la valutazione.

1.0.4 La configurazione e la progettazione dei dispositivi di misura nelle centrali idroelettriche devono soddisfare i requisiti del sistema elettrico per quanto riguarda la quantità di informazioni raccolte nella centrale e il metodo di raccolta delle informazioni.

1.0.5 La progettazione della configurazione dei dispositivi di misura nelle centrali idroelettriche non deve solo essere conforme al presente codice, ma anche rispettare le attuali norme nazionali pertinenti.

2.Terminologia

2.0.1 Misurazione elettrica

Misurazione dei parametri elettrici in tempo reale mediante elettricità.

2.0.2 Misurazione dell'energia

Misurazione dei parametri dell'energia elettrica.

2.0.3 Misuratore elettrico generale

Nelle centrali idroelettriche vengono spesso utilizzati contatori a lancetta, contatori digitali e così via.

2.0.4 Misuratore a lancetta

In base alla relazione tra l'indicatore e la scala per indicare il valore misurato dal misuratore.

2.0.5 Misuratore di tipo digitale

Sul display digitale è possibile visualizzare direttamente il valore misurato dal misuratore.

2.0.6 Contatore di wattora

Strumento che misura i dati relativi all'energia elettrica attiva e/o reattiva.

2.0.7 Dispositivo di campionamento AC intelligente

Campionamento della potenza in frequenza CA, direttamente all'unità di elaborazione dati per l'elaborazione per ottenere tensione, corrente, potenza attiva, potenza reattiva, fattore di potenza, frequenza, potenza attiva, potenza reattiva e altri parametri e tramite l'interfaccia di comunicazione standard, contatore intelligente multifunzionale.

2.0.8 Trasduttore

Può essere misurato tramite la conversione della corrente continua, della tensione continua o del segnale digitale.

2.0.9 Classe di precisione dello strumento di misura

Strumenti di misura e/o accessori che soddisfano determinati requisiti di misurazione progettati per garantire che l'errore e la variazione ammissibili siano estremamente contenuti entro i limiti specificati del livello.

2.0.10 Componenti di automazione

Componenti e/o dispositivi per il monitoraggio dei dati di stato, esecuzione di azioni in impianti idroelettrici.

2.0.11 Misurazione non elettrica

Misurazione in tempo reale di temperatura, pressione, velocità, spostamento, portata, livello, vibrazioni, pendolo e altri parametri non elettrici.

3.Misurazione elettrica e misurazione della potenza

Gli oggetti di misurazione elettrica includono il generatore idroelettrico/motore del generatore, il trasformatore principale, la linea, il bus, il trasformatore dell'impianto, il sistema CC e così via. La Figura 1 è uno schema del cablaggio elettrico della centrale idroelettrica, che mostra il cablaggio elettrico del gruppo elettrogeno idroelettrico, del trasformatore principale, della linea e del trasformatore di potenza dell'impianto.

Fig. 1 Schema elettrico del cablaggio elettrico di una centrale idroelettrica

3.1 Misurazione elettrica e conteggio dell'energia elettrica del generatore idroelettrico/motore del generatore

3.1.2 Il dispositivo di avviamento statico a frequenza variabile del motore del generatore deve misurare i seguenti elementi.

3.1.3 L'idrogeneratore/motore generatore deve misurare l'energia elettrica attiva e reattiva. Un idrogeneratore che può essere azionato in modulazione di fase deve misurare la potenza attiva bidirezionale; un idrogeneratore che può essere anticipato in fase deve misurare la potenza reattiva bidirezionale; un motore generatore deve misurare la potenza attiva bidirezionale e la potenza reattiva bidirezionale.

3.1.4 Per gli idrogeneratori che possono essere azionati in modulazione di fase, deve essere misurata la potenza attiva in entrambe le direzioni; per gli idrogeneratori che possono essere azionati in anticipo di fase, deve essere misurata la potenza in entrambe le direzioni. I motori dei generatori devono misurare la potenza attiva e la potenza reattiva in entrambe le direzioni.

3.1.5 Quando si misura l'angolo di potenza attiva del sistema di alimentazione, è necessario misurare l'angolo di potenza del generatore.

3.1.6 Il lato ad alta tensione del trasformatore di eccitazione deve misurare la corrente trifase, la potenza attiva e la potenza reattiva.

La configurazione di monitoraggio dell'idrogeneratore e del trasformatore di eccitazione è illustrata nella Figura 2, mentre la selezione delle apparecchiature è illustrata nella Figura 1.

Fig. 2 Configurazione di misura elettrica dell'idrogeneratore

Tabella 1 Monitoraggio della selezione dell'idrogeneratore e del trasformatore di eccitazione

3.2 Misurazione elettrica e conteggio dell'energia elettrica del sistema di spinta e di invio

3.2.1 Gli elementi di misurazione del trasformatore principale e di misurazione della potenza devono soddisfare i seguenti requisiti:

1 I trasformatori a doppio avvolgimento devono misurare la corrente trifase, la potenza attiva e la potenza reattiva sul lato ad alta tensione, mentre un lato del trasformatore deve misurare l'energia attiva e l'energia reattiva.

2 I trasformatori a tre avvolgimenti o autotrasformatori devono misurare la corrente trifase, la potenza attiva e la potenza reattiva su tre lati, e l'energia attiva e reattiva su tre lati. L'avvolgimento comune dell'autotrasformatore deve misurare la corrente trifase.

3 Quando l'unità generatrice è cablata come un'unità ma il generatore ha un interruttore automatico, è necessario misurare la tensione di linea laterale a bassa tensione e la tensione trifase.

4 La potenza attiva e la potenza reattiva devono essere misurate su entrambi i lati del trasformatore di contatto, così come l'energia attiva e l'energia reattiva.

5 Quando è possibile trasmettere e ricevere potenza, si deve misurare la potenza attiva in entrambe le direzioni e l'energia attiva in entrambe le direzioni; quando è possibile funzionare in sfasamento e anticipo di fase, si deve misurare la potenza reattiva in entrambe le direzioni e l'energia reattiva in entrambe le direzioni.

Fig. 3 Configurazione di misura elettrica del trasformatore principale in una centrale idroelettrica

Tabella 2 Selezione del monitoraggio del trasformatore principale

3.2.2 Gli elementi di misurazione della linea devono soddisfare i seguenti requisiti:

1 Le linee da 6,3 kV ~ 66 kV dovrebbero misurare la corrente monofase e, quando le condizioni lo consentono, è possibile misurare la corrente bifase o trifase.

Le linee 2 da 35 kV e 66 kV dovrebbero misurare la potenza attiva, mentre le linee da 6,3 kV ~ 66 kV possono misurare anche la potenza attiva e la potenza reattiva quando le condizioni lo consentono.

Le linee da 110 kV e superiori devono misurare la corrente trifase, la potenza attiva e la potenza reattiva.

Le linee da 6,3 kV e superiori dovrebbero misurare l'energia attiva e l'energia reattiva.

5 Quando è probabile che la linea trasmetta e riceva potenza, è necessario misurare la potenza attiva in entrambe le direzioni e l'energia attiva in entrambe le direzioni.

6 Quando la linea può funzionare con uno sfasamento o un anticipo di fase, è necessario misurare la potenza reattiva in entrambe le direzioni e l'energia reattiva in entrambe le direzioni.

7 Quando richiesto dal sistema di alimentazione, l'angolo di potenza della linea deve essere misurato per la linea della stazione di salita.

Fig. 4 Configurazione di misura elettrica per le linee delle centrali idroelettriche

Tabella 3 Selezione della misurazione della linea

3.2.3 Gli elementi di misurazione della barra collettrice devono soddisfare i seguenti requisiti:

1 Le barre collettrici con tensione del generatore pari a 6,3 kV e superiore e le barre collettrici da 35 kV e 66 kV devono misurare la tensione e la frequenza della barra collettrice e misurare contemporaneamente la tensione trifase.

2 Gli autobus da 110 kV e superiori devono misurare tre tensioni e frequenze di linea.

Gli interruttori automatici di collegamento al bus da 6,3 kV e superiori, gli interruttori automatici della sezione del bus, gli interruttori automatici del ponte interno e gli interruttori automatici del ponte esterno devono misurare la corrente alternata, mentre quelli da 110 kV e superiori devono misurare la corrente trifase.

4 La corrente trifase deve essere misurata per ciascun circuito dell'interruttore di cablaggio 3/2, cablaggio 4/3 e cablaggio d'angolo.

5 Gli interruttori automatici di bypass, gli interruttori automatici di collegamento o di sezione e di bypass e gli interruttori automatici del ponte esterno da 35 kV e superiori devono misurare la potenza attiva e la potenza reattiva, nonché l'energia attiva e l'energia reattiva. Quando è possibile trasmettere e ricevere potenza, deve essere misurata la potenza attiva in entrambe le direzioni e l'energia attiva in entrambe le direzioni; in caso di funzionamento con ritardo di fase e anticipo di fase, deve essere misurata la potenza reattiva in entrambe le direzioni e l'energia reattiva in entrambe le direzioni.

Fig. 5 Configurazione di misura elettrica della barra collettrice in una centrale idroelettrica

Tabella 4 Selezione della misurazione del bus

3.2.4 Per i gruppi di reattori shunt da 110 kV e superiori è necessario misurare la corrente trifase e la potenza reattiva, nonché l'energia reattiva. Il circuito del reattore shunt da 6,3 kV ~ 66 kV deve misurare la corrente alternata.

Tabella 5 Selezione della misurazione del reattore

3.3 Misurazione elettrica e misurazione dell'energia del sistema di alimentazione dell'impianto

3.3.1 La corrente alternata, la potenza attiva e l'energia attiva devono essere misurate sul lato alta tensione del trasformatore di potenza di fabbrica. Se il lato alta tensione non presenta le condizioni di misura, è possibile misurarlo sul lato bassa pressione.

3.3.2 La tensione CA deve essere misurata per la barra di distribuzione di lavoro dell'impianto elettrico di fabbrica. Quando il punto neutro non è efficacemente messo a terra, un

Tensioni concatenate e trifase; quando il neutro è effettivamente messo a terra, devono essere misurate tre tensioni concatenate.

3.3.3 La corrente trifase deve essere misurata per le linee di alimentazione nell'area della fabbrica e l'energia attiva può essere misurata in base alle esigenze di misurazione dell'energia elettrica.

3.3.4 La corrente trifase deve essere misurata per trasformatori di potenza di rete da 50 kVA e superiori con carichi di illuminazione.

3.3.5 La corrente monofase deve essere misurata almeno per il circuito del motore da 55 kW e oltre.

3.3.6 Quando il lato a bassa tensione del trasformatore di potenza di fabbrica è un sistema trifase a quattro fili da 0,4 kV, è necessario misurare la corrente trifase.

3.3.7 L'interruttore di sezione per l'alimentazione di fabbrica deve misurare la corrente monofase.

3.3.8 I generatori diesel devono misurare la corrente trifase, la tensione trifase, la potenza attiva e misurare l'energia attiva.

Fig. 6 Configurazione di misura elettrica del sistema di alimentazione di una centrale idroelettrica

Tabella 6 Selezione della configurazione di misurazione elettrica per il sistema di alimentazione dell'impianto

3.4 Misurazione elettrica del sistema di alimentazione CC

3.4.1 Il sistema di alimentazione CC deve misurare i seguenti elementi:

1 Tensione del bus di sistema CC senza dispositivo step-down.

2 Chiusura della tensione del bus del sistema DC e tensione del bus di controllo con dispositivo step-down.

3 Il dispositivo di ricarica emette tensione e corrente.

4 Tensione e corrente del pacco batteria.

3.4.2 Il circuito della batteria dovrebbe misurare la corrente di carica di mantenimento.

3.4.3 Quando si utilizza una batteria al piombo-acido con regolazione a valvola fissa, è consigliabile misurare la tensione della singola batteria o di una batteria assemblata mediante ispezione.

3.4.4 L'armadio di distribuzione CC deve misurare la tensione del bus.

3.4.5 Il test di isolamento del bus CC deve essere conforme alle disposizioni pertinenti dell'attuale standard industriale "Codice per la progettazione di sistemi di alimentazione CC in centrali idroelettriche" NB/T 10606.

3.4.6 Quando il sistema di alimentazione CC è dotato di un dispositivo di monitoraggio tramite microcomputer, la misurazione tramite strumenti convenzionali può rilevare solo la tensione del bus CC e la tensione della batteria.

3.5 Misurazioni elettriche del sistema di alimentazione ininterrotta (UPS)

3.5.1 L'UPS dovrebbe misurare i seguenti elementi:

1 Tensione di uscita.

2 Frequenza di uscita.

3 Potenza o corrente di uscita.

3.5.2 L'armadio di distribuzione principale dell'UPS dovrebbe misurare la corrente in ingresso, la tensione del bus e