关于水电站水轮发电机组监控系统流程分析与应用

关于水电站水轮发电机组监控系统流程分析与应用

曾韬

中国水利水电第八工程局有限公司 湖南省长沙市 410004

【摘要】本人参建的水电站其水轮发电机组额定功率是百万容量级别的水轮发电机组。我们技术团队对水电站水轮发电机监控正常开停机的流程及事故停机的流程设计进行了优化，并全面兼顾了机组运行时各各方面因素，确保开机流程能在短时间内使机组快速启动至并网，停机流程加入了电制动原理，能有效的减小机组的停机时间，既考虑了开停机的必要性，也增加了开停机的灵活性。事故停机流程涵盖了各类机械事故及电气事故，真正做到保护功能万无一失。

【关键词】水电站水轮发电机组开停机流程分析；紧急停机流程分析；快速停机流程分析；电气事故和机械事故停机；水轮机保护动作流程分析。

引言

水电站单机发电机额定电压22KV，额定电流24787A。发电机组各系统分为调速器、励磁、监控、发变组保护、机组辅助系统、主变、发电机出口断路器，电气制动系统、机组技术供水、主变技术供水系统、机组在线监测、机组安稳、PMU相量测量等系统。500kVGIS进线6回，出线4回，其中1回为高压电抗器回路，采用5串3/2断路器接线方式，每串3个间隔。监控系统采集各系统信号，需要进行综合判断，采取最合理优化的方式设计流程。

一、开停机流程分析

1.1 开机流程设置各种工况，可分工况进行

（1）停机→水系统运行；

（2）水系统运行→辅助设备运行；

（3）辅助设备运行→空转；

（4）空转→空载；

（5）空载→假同期并网；

（6）空载→发电；

（7）停机→空转；

（8）停机→空载；

（9）停机→发电。

这样便于机组的控制和现场的调试。

1.2 停机流程设置各种工况，适用于机组转移到不同工况

（1）发电→空载;

（2）空载→空转;

（3）空转→水系统运行;

（4）水系统运行→停机;

（5）发电→停机;

（6）空载→停机;

（7）空转→停机。

二、紧急停机流程分析

紧急停机流程主要包括:发电机保护A套停机总信号（SOE)&发电机保护A套停机总信号（DI)触发电气事故停机;发电机保护B套停机总信号（SOE)&发电机保护B套停机总信号（DI)触发电气事故停机;主变保护A套停机总信号（SOE)&主变保护A套停机总信号（DI)触发电气事故停机;主变保护B套停机总信号（SOE)&主变保护B套停机总信号（DI)触发电气事故停机。

紧急停机流程都是由发变组保护电气事故触发，达到快速解列保护电气部分的目的，尽量减少事故扩大化。未防止误动，增加SOE及DI点同时具备条件。

三、快速停机流程分析

快速停机流程主要包括:

（1）剪断销剪断&电气一级过速（>115%）触发一类机械事故停机;

（2）机械过速动作（>150%）或电气二级过速动作（>148%）触发一类机械事故停机;

（3）进水口闸门开度<90%&进水口闸门下滑至事故位置触发一类机械事故停机;

（4）进水口快速闭门动作&闸门开度<80%触发一类机械事故停机;

（5）水机PLC一类机械事故动作触发一类机械事故停机;

（6）隔离阀非全关位置&压油罐事故低油压&主供油管路油压<5.2MPa触发二类机械事故停机;

（7）主供油管路AI通道故障&压油罐事故低油压触发二类机械事故停机;

（8）压油罐事故低油压&压油罐油位<650mm触发二类机械事故停机;

（9）机械过速动作&事故配压阀动作触发二类机械事故停机;

（10）水导瓦温、下导瓦温、上导瓦温、推力瓦温计数大于1触发二类机械事故停机；

（11）定子绕组温度计数大于1触发二类机械事故停机，延时90s;

（12）定子铁芯温度计数大于1触发二类机械事故停机，延时90s;

（13）模拟屏、水机、调速器紧急停机按钮按下触发二类机械事故停机；

（14）水机PLC二类机械事故动作触发二类机械事故停机；

（15）调速器导叶非机手动方式&调速器A、B套严重故障触发二类机械事故停机；

（16）机组非并网状态&调速器A、B套严重故障触发二类机械事故停机；

（17）主配不在关位&电气一级过速（>115%）@导叶非空载位置一下&导叶非全关位置触发二类机械事故停机；

（18）电气一级过速冗余（>146%）触发二类机械事故停机；

（19）非电量保护停机出口（SOE)@非电量保护停机出口（DI)触发二类机械事故停机；

（20）水淹厂房信号动作触发二类机械事故停机；

（21）紧急停机流程启动或快速停机流程启动&主配不在关位&电气一级过速（>115%）&导叶非空载位置以下&导叶非全关位置&事故配压阀没动作触发事故配压阀动作流程；

（22）紧急停机流程第二步动作时间（>26s）&电气一级过速（>115%）&导叶非空载位置以下&导叶非全关位置触发事故配压阀动作流程；

（23）快速停机流程第二步动作时间（>26s）&导叶非空载位置以下&导叶非全关位置触发事故配压阀动作流程。

其中，考虑一类机械事故停机流程需要落快速门，当机组机械过速、电气过速、剪断销剪断等重大问题时需要落下快速门，保证机组安全；当机组机械事故调速器正常关闭导叶出现问题时，需要启动事故配压阀流程，防止导叶失控，事故扩大。

四、水轮机保护动作流程分析

水轮机保护动作流程包括：

（1）上导瓦温过高连片投入&上导瓦温计数>1触发水轮机保护动作流程;

（2）推导瓦温过高连片投入&推导瓦温计数>1触发水轮机保护动作流程;

（3）下导瓦温过高连片投入&下导瓦温计数>1触发水轮机保护动作流程;

（4）水导瓦温过高连片投入&水导瓦温计数>1触发水轮机保护动作流程;

（5）主配不在关位&电气一级过速（>115%）&导叶空载位置以上&主配不在关位连片触发水轮机保护动作流程;

（6）剪断销剪断&电气一级过速（>115%）&事故停机剪断销连片触发水轮机保护动作流程;

（7）调速器管道事故低油压&调速器压力油罐事故低油压&机组转速>5%油压系统异常连片触发水轮机保护动作流程;

（8）模拟屏紧急停机按钮按下触发水轮机保护动作流程;

（9）调速器紧急停机按钮按下触发水轮机保护动作流程;

（10）水轮机保护屏紧急停机按钮按下触发水轮机保护动作流程;

（11）电气二级过速（>148%）&电气过速连片触发水轮机保护动作流程

（12）机械过速（>150%）&机械过速连片触发水轮机保护动作流程

（13）主配不在关位&电气一级过速（>115%）&导叶空载位置以上&主配不在关位连片动作事故配压阀;

（14）电气二级过速（>148%）&电气过速连片动作事故配压阀;

（15）机械过速（>150%）&机械过速连片动作事故配压阀;

（16）剪断销剪断&电气一级过速（>115%）&事故停机剪断销连片触发快速落门;

（17）电气二级过速（>148%）&电气过速连片触发快速落门;

（18）机械过速（>150%）&机械过速连片触发快速落门;

（19）模拟屏快速落门按钮按下触发快速落门;

（20）水轮机保护快速落门按钮按下触发快速落门。

水轮机保护流程是一套单独独立的系统，当机组发生以上重大事故时，水轮机保护动作流程会立马启动，有效及时的减小机组的事故扩大，同时也保证了当监控PLC出现故障不能正常运行时，水轮机保护流程可单独使事故机组停下来。它也根据不同的事故工况，选择停机落门或动作事故配压阀。

五、结束语

不同机组的监控流程不可同日而语，要针对不同的机组设置必要的监控流程，主要是能保证机组的开停机的敏捷度，以及机组发生故障时能快速反应。

参考文献

[1] 付元初等  GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范[S] 2003

[2] 杨建明等  DL∕T 751-2014 水轮发电机运行规程[S] 2014

[3] 丁宗文 电站、变电站典型优化设计及现场自控装置安装调试技术手册[M]中国科技文化出版社 2008

作者简介：

曾韬、1994年8月、男，汉族，湖南省娄底市，本科，助理工程师

研究方向：水利水电机电安装工程