吳建榮，王秀梅

(二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花 617100)

0 前言

二灘水電站總裝機(jī)容量3 300 MW，6臺(tái)單機(jī)容量550 MW機(jī)組，1999年12月全部投產(chǎn)發(fā)電，是20世紀(jì)建成投產(chǎn)的最大水電站。其調(diào)速器控制系統(tǒng)和機(jī)械部分最初采用的是瑞士HYDRO VEVEY公司產(chǎn)品，投入運(yùn)行后調(diào)速器控制系統(tǒng)部分存在諸多問題，部分功能不能完全滿足電網(wǎng)的發(fā)展要求。2003年開始將控制系統(tǒng)更換為武漢事達(dá)的 WT－SPLCSTARS型產(chǎn)品，由兩套完全相同的數(shù)字式調(diào)速器頭組成，互為備用，2007年完成所有更換改造。2009年8月4日至7日，5號(hào)機(jī)組先后發(fā)生5次大負(fù)荷波動(dòng)，直接威脅到設(shè)備及電網(wǎng)的安全。

1 機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)現(xiàn)象

5號(hào)機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)發(fā)生后，分別從計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)組故障錄波裝置、調(diào)速器控制系統(tǒng)取相關(guān)數(shù)據(jù)，因5次現(xiàn)象類似，故選取典型代表所示。

從圖1可以看出5號(hào)機(jī)組有功、無功發(fā)生異常波動(dòng)時(shí)，其勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、機(jī)組無功波動(dòng)的趨勢(shì)與其他5臺(tái)機(jī)組相反，而當(dāng)時(shí)4號(hào)與5號(hào)機(jī)組都與二普二線相連。且從當(dāng)時(shí)的故障錄波數(shù)據(jù)還可以看到勵(lì)磁電壓的突變與機(jī)組有功、無功的波動(dòng)變化幾乎同時(shí)發(fā)生。從圖2可以看出在無任何調(diào)節(jié)指令的狀態(tài)下，導(dǎo)葉最先自行波動(dòng)，從而引起功率波動(dòng)。

2 原因分析

2.1 機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)和故障錄波數(shù)據(jù)綜合分析

5號(hào)機(jī)組發(fā)生有功、無功波動(dòng)時(shí)，500 kV線路電壓、無功均正常;5號(hào)機(jī)組波動(dòng)的趨勢(shì)與其他機(jī)組相反;機(jī)端電壓無明顯改變。這些說明5號(hào)機(jī)組勵(lì)磁電壓的突變并不是勵(lì)磁系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)功能造成，而是其勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)的PSS功能單元引起的反調(diào)現(xiàn)象。但按PSS反調(diào)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)規(guī)律看，正常PSS反調(diào)不應(yīng)引起機(jī)組無功功率如此大的波動(dòng)，并且正常PSS反調(diào)引起的無功波動(dòng)變化略滯后有功變化。而從所有數(shù)據(jù)波形看每次有功、無功的波動(dòng)趨勢(shì)完全一致，由此判斷5號(hào)機(jī)組發(fā)生波動(dòng)的原因來自于機(jī)組本身。是由于機(jī)組原動(dòng)機(jī)功率的突變，造成了機(jī)組運(yùn)行功角的變化，從而引起了無功功率的大幅波動(dòng)。

2.2 機(jī)組調(diào)速器控制系統(tǒng)和機(jī)械部分綜合分析

圖1 全廠機(jī)組無功功率比較圖

圖2 5號(hào)機(jī)組有功波動(dòng)波形圖

從5次波動(dòng)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)上分析，有一共同特點(diǎn)即:無任何調(diào)節(jié)指令下導(dǎo)葉開度最先打開，調(diào)速器控制系統(tǒng)隨之響應(yīng)給出回關(guān)的電轉(zhuǎn)信號(hào)進(jìn)行控制，但失效，進(jìn)而增大電轉(zhuǎn)的回關(guān)信號(hào)達(dá)5 VDC以上(最大電壓10 V，正常調(diào)節(jié)時(shí)70 MW的負(fù)荷階躍對(duì)應(yīng)電轉(zhuǎn)電壓約1 V)，才有效將機(jī)組出力“拉回”與功率給定一致。表現(xiàn)出控制指令與執(zhí)行結(jié)果完全相反的結(jié)果。調(diào)速器控制部分在2009年年度小修后，持續(xù)正常運(yùn)行3個(gè)多月。波動(dòng)發(fā)生2次后，將調(diào)速器控制部分由A套切換為B套運(yùn)行，該現(xiàn)象仍又發(fā)生3次。因此可基本排除調(diào)速器控制部分引發(fā)該事件的可能。

這表明5號(hào)機(jī)調(diào)速器的液壓系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定性堵塞、或卡阻、或電液轉(zhuǎn)換器部分的不穩(wěn)定性方向偏移導(dǎo)致調(diào)速器控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件(液壓系統(tǒng))未能及時(shí)有效執(zhí)行調(diào)速器的電氣控制指令的可能性最大。因此應(yīng)著重檢查調(diào)速器機(jī)械系統(tǒng)較易發(fā)生卡阻部位，如電轉(zhuǎn)的噴嘴、主配壓閥上的節(jié)流孔等。

3 檢查處理

5號(hào)機(jī)組停機(jī)后分別對(duì)調(diào)速器控制系統(tǒng)的各重要元器件、接線進(jìn)行了檢查和測(cè)驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)任何異常。對(duì)調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器上的噴嘴、主配壓閥的節(jié)流孔進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)中間接力器及噴嘴有明顯的積碳油污，先采取了用高壓氣吹掃噴嘴、對(duì)主配壓閥的節(jié)流閥進(jìn)行清洗、更換油過濾器濾芯等處理措施。后通過多次快速全行程開關(guān)導(dǎo)葉操作，借此對(duì)電－液轉(zhuǎn)換液壓回路存在的流竄雜質(zhì)通過油流的快速循環(huán)流達(dá)到?jīng)_洗效果。

經(jīng)過上述處理后，5號(hào)機(jī)組一直運(yùn)行正常，缺陷得以消除。

4 結(jié)語

機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)控制機(jī)組有功負(fù)荷的調(diào)節(jié)和頻率控制，其調(diào)節(jié)品質(zhì)和調(diào)節(jié)性能與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)，通常發(fā)生有功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，會(huì)伴隨無功負(fù)荷的同步變化，因此分析機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)原因時(shí)在實(shí)際工作中往往需從以下幾個(gè)方面入手:①結(jié)合機(jī)組或線路故障錄波裝置通過分析機(jī)組勵(lì)磁控制系統(tǒng)的波形圖，查找是否有來自電網(wǎng)的干擾因素;②分析調(diào)速器控制系統(tǒng)部分硬件存在的問題及可能造成的后果，軟件是否存在邏輯控制缺陷;③分析調(diào)速器機(jī)械部分是否存在發(fā)卡或堵塞等導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)的因素;④停機(jī)后有針對(duì)性地檢查控制系統(tǒng)或機(jī)械部分軟硬件存在的問題;⑤必要時(shí)應(yīng)通過相關(guān)模擬試驗(yàn)進(jìn)行功能驗(yàn)證，如檢查調(diào)速器電轉(zhuǎn)信號(hào)動(dòng)作方向、機(jī)械零位檢查與調(diào)整、并網(wǎng)后負(fù)荷增減試驗(yàn)等。

此次缺陷能及時(shí)有效地得以解決，正是基于對(duì)數(shù)據(jù)的綜合仔細(xì)分析后作出了有針對(duì)性的檢查處理。

［1］魏守平.水輪機(jī)控制工程［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005(12):82－82.

［2］譚中美，劉小改.二灘水電站調(diào)速器控制系統(tǒng)改造［J］.水電站機(jī)電技術(shù)，2005，28(1):64 －65.

［3］魏守平，王雅軍，羅萍.數(shù)字式電液調(diào)速器的功率調(diào)節(jié)［J］.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2003(4):20 －22.