某新型调速器在水电厂的应用

某新 型调速器在水 电厂的应用

肖文仁 吴雨霏

国家能源集团江西电力有限公司万安水力发电厂 江西省吉安市万安县芙蓉镇 343800

【摘 要】调速器是水轮发电机的重要控制设备．它的运行品质和调节性能直接关系到机组和水电厂的安全稳定运行。因此，水电厂运行人员必须熟练掌握解调速器的操作方法和性能特点，重视调速器的运行和维护，熟悉在各种不同工况和环境下的应急处置，才能保证水轮发电机组的正常运行，并避免恶性事故的发生。

【关键词】调速器 运行操作 故障处理 注意事项

0 引言

某水力发电厂位于赣江中游，安装有5台轴流转桨式水轮发电机组。近年来，该厂陆续将机组调速器改造为MGC4000型。本文从运行人员角度出发，对该型调速器的使用经验进行总结、分析和探讨，望能对安装有同类型调速器的水电厂提供经验参考。

１ 调速器简介

该型调速器通过机组水头、频率、有功功率、导叶开度等传感器将机组的信息送至控制器，控制器将这些信息与监控系统或者调速器面板上的控制指令进行综合，判定机组当前的工作状态以及控制目标，并且将控制信号送至执行机构，将控制指令经过电液转换之后最终作用在导叶（桨叶）接力器上，从而改变机组的运行状态，达到预期的控制目标。

2 关于调速器对机组状态的判定

2.1 机组状态的判定

该型调速器根据设定好的逻辑自动判定机组当前状态，进而通过预设程序控制调速器进入对应工况，如：1）当导叶开度＞6%、断路器在分，则判定机组在“空载态”，调速器进入“空载运行”工况；2）当导叶开度＞6%、断路器在合，则判定机组在“发电态”，调速器进入“负载运行”工况；需要注意的是，当调速器进入对应工况后，会将导叶、轮叶开度调整为适应当前工况的开度，此时，如果因信号、电源、故障等因素导致电调误判了机组当前的状态，可能会导致意料之外的情况发生。

2.2 机组状态判定不当导致的后果

在一次演练中，该厂1号机组通过相邻主变中压侧开关甩85MW负荷后，频率迅速升高至68Hz，由于并非机组串联的主变1B高压侧开关101DL跳闸，所以导致1号机进入孤网运行方式，调速器按50Hz调节。1号机转速上升后调速器迅速关闭导叶，在6秒钟内快速直线从86.7%关闭至3.663%（由于分段关闭阀动作后减缓了导叶的关闭速度，这在一定程度上增大了调速器在关闭导叶过程中的调节量），频率持续下降到40HZ时，调速器判断该发电机处于空载状态而限制其开度，故将导叶限制在空载开度。尽管此时调速器已缓慢回调至空载开度，但由于此时1号机实际仍带有孤网运行的1.6万负荷，空载开度下水力提供的源动力严重不足，导致频率下降至56%，其电压、电流波形发生严重畸变，已经超出了保护装置的设计能力（按工频设计），导致1号机匝间保护误动作停机。后续该厂联系设备厂家修改了调速器空载判定逻辑，并在电调信号回路中串接机组出口开关信号压板以防止此类事故再次发生。

3 调速器在“黑启动”过程中遇到的问题

3.1 通过上位机下发“空载令”无法令机组升至额定转速

在某次黑启动试验中，当导叶开至当前水头下默认的空载开度16.8%时，水轮机动力力矩不足，机组转速仅能够达到80%ne即40HZ。虽然此时调速器工作在“频率模式”下（按50HZ调节），但受调速器“空载运行”工况下默认导叶开度限制，依然无法通过监控下发“空载”令实现快速自动开机。操作期间，运行人员曾尝试修改人工水头，但仍无法继续打开导叶将机组转速升至100%ne。需人为将导叶切“手动”控制，开大导叶至28.7%左右才能将机组转速升至额定。

防范建议：1）不通过“空载令”开机，将导叶切“手动”控制，手动开机将机组转速升至100%ne；2）由于轮叶切手动，机组实际的启动开度比空载开度大很多，机组转速可能达不到95%Ne，机组不能自动建压，此时可根据油压、油位情况（应谨慎操作，严防出现事故低油压），手动适当减少轮叶开度，调节机组转速维持在额定，确保机组励磁建压正常。

3.2 调速器切“自动”控制后导叶回关至空载开度

在某次黑启动试验中，操作人员三次尝试将机组导叶切“自动”控制，以检验调速器性能。在第一次09时38分机组处于“空转态”时将导叶切“自动”后，受调速器“空载运行”工况导叶开度限制，导叶回关至当前水头下默认空载开度16.8%，机组转速重新下降至80%ne。第二次09时54机组处于“空载态”时将导叶切“自动”后，由于调速器将导叶回关导致了机组转速下降至84.6%ne，更是出现了励磁调节器自动低频逆变的非预期后果！仅在第三次09时55分机组处于“空转态”时将导叶和轮叶同时切“自动”后 ，调速器经过了30秒左右的调节过程，机组转速经过短暂波动后才达到了稳定在了100%ne附近。

防范建议：1）全程保持调速器导叶在“手动”控制，安排专人监视和调整机组转速；2）机组建压、厂用电恢复后若调速器导叶开度与当前水头下默认空载开度不符，不可直接将调速器导叶切“自动”控制，谨防因导叶回关，导致励磁调节器低频逆变。如需将调速器导叶切“自动”控制，应将导叶和轮叶同时瞬间切回“自动”，或者在确认厂用电和压油装置恢复正常运行的情况下，人为手动微调导叶和轮叶开度，使其尽量接近当前水头下的空载开度值并保持协联，再将导叶和轮叶同时切“自动”控制。

3.3 励磁调节器自动低频逆变

在某次黑启动试验中，09时54机组处于“空载态”时将导叶切“自动”后，由于调速器将导叶回关导致了机组转速下降至84.6%ne，满足了机组频率低于45HZ的逆变条件，发电机低频逆变。这种情况在实际事故处理中应当极力避免发生！

防范建议：1）机组建压后应避免机组频率下降至45HZ以下，改进建议同上述4.2措施；2）若机组建压后发生低频逆变，在厂用电未恢复的情况下须手动操作导叶将转速回升至额定，通过监控重新下发“空载”令或现地手动建压的方式恢复机端电压。在厂用电已恢复正常的情况下，可直接将调速器导叶和轮叶同时切“自动”控制，待机组转速稳定至额定后，重新下发“空载”令或现地手动建压。

4 结束语

通过对MGC4000型调速器关于机组运行状态的判定、日常操作、在“黑启动”中遇到的问题进行简要分析，对其中重要内容进行经验总结，可更好帮助运行人员了解和使用该型调速器，为安装有同类型调速器的水电厂提供经验参考，将有助于提高水电厂机组安全性和经济运行水平。

参考文献

1、陈铁华,水轮发电机原理及运行,水利水电出版社

2、中国电力出版社,电力工程设计手册,中国电力出版社，

3、电力行业职业技能鉴定指导中心,水轮发电机组值班员,中国电力出版社

4、吴长利,水轮发电机组典型案例分析,国网湖南省电力公司电力科学研究院

作者简介：肖文仁（1976年4月）；性别：男；民族：汉；籍贯：江西省吉安县；职务职称：安全监察部主任，中级工程师；学历：本科；单位：国家能源集团江西电力有限公司万安水力发电厂；研究方向：电力安全生产

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