郝金貴

邢臺(tái)縣增效擴(kuò)容水電站試運(yùn)行及建議

郝金貴

（邢臺(tái)縣水力發(fā)電總站，河北邢臺(tái)054001）

農(nóng)村水電站的增效擴(kuò)容改造都是在老舊電站基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其設(shè)備安裝、調(diào)整以及試運(yùn)行都有別于新建電站。邢臺(tái)縣在增效擴(kuò)容水電站試運(yùn)行中，重視試運(yùn)行準(zhǔn)備工作，使各增效擴(kuò)容水電站的試運(yùn)行能順利進(jìn)行，并對(duì)試運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題提出了建議。

水電站；增效擴(kuò)容；試運(yùn)行；建議

河北省農(nóng)村水電站的增效擴(kuò)容改造工作正在緊張進(jìn)行中。邢臺(tái)縣農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目有2個(gè)，現(xiàn)都已試運(yùn)行完畢。農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造都是在老舊電站基礎(chǔ)上進(jìn)行，它的設(shè)備安裝、定值調(diào)整以及試運(yùn)行都有別于新建電站。

1 概 述

1.1 基本情況

邢臺(tái)縣水電站增效擴(kuò)容項(xiàng)目有野溝門(mén)水電站和石相河水電站。其中，野溝門(mén)水電站裝機(jī)容量3× 250kW，水輪機(jī)型號(hào)為HL260—WJ—50，發(fā)電機(jī)出口電壓0.4kV，為壩后式電站；石相河水電站裝機(jī)容量2×500kW，水輪機(jī)型號(hào)為HL110—WJ—60，發(fā)電機(jī)出口電壓6.3kV，為渠道引水式電站。增效擴(kuò)容改造內(nèi)容主要有戶外變電站、發(fā)電機(jī)電壓設(shè)備、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、控制屏、水輪機(jī)軸承、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、調(diào)速器等改造，并新增計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 試運(yùn)行準(zhǔn)備

野溝門(mén)水電站和石相河水電站增效擴(kuò)容改造工程自2014年3月開(kāi)始，到2014年7月初，完成了全部改造項(xiàng)目。在試運(yùn)行準(zhǔn)備工作中，我們?cè)谒性O(shè)備制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)進(jìn)行了三項(xiàng)準(zhǔn)備工作：一是首先成立了試運(yùn)行領(lǐng)導(dǎo)小組，小組成員進(jìn)行崗位分工，明確責(zé)任；二是制定了試運(yùn)行方案，確定各個(gè)設(shè)備的試運(yùn)行項(xiàng)目和方法；三是參加試運(yùn)行的人員都經(jīng)過(guò)了廠家現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，達(dá)到基本熟悉和掌握新設(shè)備的操作技能水平。

1.3 試運(yùn)行

2014年7月12日至7月16日，8月23日至9月3日，試運(yùn)行領(lǐng)導(dǎo)小組利用野溝門(mén)水庫(kù)向下游水庫(kù)調(diào)水的機(jī)會(huì)，對(duì)2座電站進(jìn)行放水調(diào)試和試運(yùn)行。

試運(yùn)行方案和內(nèi)項(xiàng)目按照電站設(shè)計(jì)和招標(biāo)合同對(duì)設(shè)備性能和功能的要求進(jìn)行。

試運(yùn)行分兩個(gè)階段：第一階段是靜態(tài)試運(yùn)行，主要是靜止電氣設(shè)備的送電試驗(yàn)，如變壓器的充電、空載試驗(yàn)，發(fā)電電壓設(shè)備的送電試驗(yàn)；自動(dòng)化屏和自動(dòng)調(diào)速器程序設(shè)置、參數(shù)輸入，以及各個(gè)設(shè)備間在靜態(tài)情況下的聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)等。第二階段是動(dòng)態(tài)試運(yùn)行，主要是水輪機(jī)組的空轉(zhuǎn)、空載、帶負(fù)荷、負(fù)荷調(diào)整、解列、停機(jī)、監(jiān)控等試運(yùn)行。在此階段的試運(yùn)行中，主要檢驗(yàn)各自動(dòng)化設(shè)備程序運(yùn)行的正確性、可靠性和安全性；在程序運(yùn)行正確、可靠的情況下，進(jìn)行72h試運(yùn)轉(zhuǎn)。

2座電站在2次試運(yùn)行中，其靜止電氣設(shè)備運(yùn)行正常；自動(dòng)化設(shè)備和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)程序運(yùn)行正常；通過(guò)對(duì)改造轉(zhuǎn)輪在不同流量下的出力與原轉(zhuǎn)輪運(yùn)行出力記錄比較，改造轉(zhuǎn)輪與原轉(zhuǎn)輪在相同工況下出力達(dá)到設(shè)計(jì)要求；水輪機(jī)軸承溫升和運(yùn)轉(zhuǎn)聲音正常。從2座電站的試運(yùn)行情況看，基本達(dá)到預(yù)期目的。

2 建 議

2.1 重視改造設(shè)備和原有設(shè)備的配合

野溝門(mén)水電站水輪機(jī)改造中，保留了蝸殼、導(dǎo)水葉和尾水部分，對(duì)其余部分進(jìn)行改造。在舊設(shè)備拆除前，中標(biāo)廠家在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，目的就是為了在新設(shè)備就位時(shí)，能夠和原有設(shè)備很好的對(duì)接。但在新設(shè)備就位時(shí)仍出現(xiàn)了地腳錯(cuò)位、水輪機(jī)大軸高程和發(fā)電機(jī)軸高程偏差等問(wèn)題。分析原因，一是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不準(zhǔn)確，誤差大；二是原有設(shè)備在過(guò)去安裝過(guò)程中存在誤差，使各臺(tái)設(shè)備位置數(shù)據(jù)不一致。在改造過(guò)程中，我們要求廠家按規(guī)程進(jìn)行了糾偏。

電站的安全運(yùn)行取決于3個(gè)因素：一是設(shè)備的制造質(zhì)量，二是設(shè)備安裝質(zhì)量，三是運(yùn)行管理。設(shè)備的制造質(zhì)量取決于廠家實(shí)力，優(yōu)良的設(shè)備安裝質(zhì)量和嚴(yán)格的運(yùn)行管理則是通過(guò)我們的主觀努力而能夠做到的。增效擴(kuò)容水電站改造，基本不是全部設(shè)備更換，而是關(guān)鍵部件改造。新設(shè)備和原有設(shè)備對(duì)接時(shí)，要特別注意像野溝門(mén)水電站出現(xiàn)的這樣或那樣的問(wèn)題，不給設(shè)備安全運(yùn)行留下隱患。

2.2 一些保護(hù)定值的確定

增效擴(kuò)容水電站的設(shè)計(jì)往往缺少短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)整定計(jì)算以及調(diào)節(jié)保證計(jì)算等，在試運(yùn)行確定這些整定參數(shù)時(shí)，一般都參考原設(shè)計(jì)。增效擴(kuò)容水電站都是在老水電站基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，參考原設(shè)計(jì)也是可以的；但是，從安全運(yùn)行角度考慮，整定值確定要適當(dāng)保守些。保護(hù)整定值主要有繼電保護(hù)整定和水輪機(jī)關(guān)閉時(shí)間確定。在繼電保護(hù)整定上，2座增效擴(kuò)容水電站原繼電保護(hù)有電流速斷、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓保護(hù)。新的自動(dòng)化設(shè)備內(nèi)在程序的電流保護(hù)有過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷保護(hù)，沒(méi)有電流速斷保護(hù)。經(jīng)過(guò)考慮，取消了電流速斷保護(hù)，將過(guò)電流有時(shí)限保護(hù)整定為過(guò)電流無(wú)時(shí)限保護(hù)。無(wú)論電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，都是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)內(nèi)部或者發(fā)電機(jī)外部發(fā)生了故障，只是故障類型和嚴(yán)重程度不同。按照電網(wǎng)三級(jí)安全保護(hù)要求，不管什么故障，都需要盡快地切除故障設(shè)備，以保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定和安全。從農(nóng)村小水電作用和定位考慮，其保護(hù)也不要求大而全，只要能快速地切除故障，保護(hù)設(shè)置越簡(jiǎn)單越好。我們將過(guò)電流有時(shí)限保護(hù)整定為過(guò)電流無(wú)時(shí)限保護(hù)，這樣更能反應(yīng)和快速切除各種電流故障。按規(guī)定過(guò)電壓保護(hù)的整定倍數(shù)為1.5倍額定電壓，由于小電站的發(fā)電機(jī)絕緣級(jí)別都較低，或者發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，絕緣水平有所降低，因此，整定倍數(shù)為1.5倍額定電壓對(duì)小發(fā)電機(jī)是有一定風(fēng)險(xiǎn)的。我們通常是將整定倍數(shù)定為1.1～1.25倍。水輪機(jī)關(guān)閉時(shí)間是在進(jìn)行了調(diào)節(jié)保證計(jì)算后確定的，它兼顧了電站水錘上升值和機(jī)組速率上升值都在符合要求范圍內(nèi)。增效擴(kuò)容水電站的技改一般沒(méi)有進(jìn)行壓力管道改造，其壓力管道在經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行后，強(qiáng)度有可能降低，也有的小水電站技改前沒(méi)有自動(dòng)調(diào)速器，開(kāi)關(guān)機(jī)全靠手動(dòng)。因此，水輪機(jī)的關(guān)閉時(shí)間要考慮壓力管道運(yùn)行安全。石相河水電站原設(shè)計(jì)水輪機(jī)關(guān)閉時(shí)間為5s，此次技改經(jīng)試驗(yàn)定為7.5s，實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速上升率為53%，低于60%，但水錘壓力比計(jì)算值降低7.5m，間接保證了壓力管道安全。

增效擴(kuò)容水電站新老設(shè)備都有，從農(nóng)村水電站的定位和安全運(yùn)行角度出發(fā)，一些保護(hù)定值的確定應(yīng)適當(dāng)保守些。

2.3 自動(dòng)化設(shè)備間參數(shù)的配合

水電站的增效擴(kuò)容改造使電站的技術(shù)水平不止上了一個(gè)等級(jí)。自動(dòng)化設(shè)備都是按照“無(wú)人值班”或“少人值守”設(shè)計(jì)，但不同的自動(dòng)化設(shè)備來(lái)自不同的廠家，各個(gè)廠家的自動(dòng)化設(shè)備參數(shù)要相互對(duì)接、配合，各自動(dòng)化設(shè)備參數(shù)配合以及和水輪機(jī)組運(yùn)行配合的程度如何，直接影響到水電站的自動(dòng)化運(yùn)行水平。自動(dòng)化設(shè)備之間的參數(shù)配合主要在一體化屏和調(diào)速器。在“開(kāi)機(jī)到發(fā)電”程序或自動(dòng)準(zhǔn)同期程序，一體化微電腦要尋找和捕捉并網(wǎng)時(shí)機(jī)。如果兩者的參數(shù)配合不好，一體化微電腦很難尋找和捕捉到并網(wǎng)時(shí)機(jī)，使并網(wǎng)時(shí)間很長(zhǎng)，甚至捕捉不到并網(wǎng)機(jī)會(huì)。石相河水電站的2號(hào)機(jī)就曾出現(xiàn)這種情況，在多次調(diào)整和試驗(yàn)后，自動(dòng)準(zhǔn)同期程序在2min之內(nèi)即可上網(wǎng)。

2.4 轉(zhuǎn)角變壓器的配備

石相河水電站的主變壓器為Y／△結(jié)線。主變壓器為Y／△結(jié)線時(shí)，因系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)同期信號(hào)有30°相角差，因此，過(guò)去的設(shè)計(jì)中是在系統(tǒng)互感器側(cè)或發(fā)電機(jī)互感器側(cè)配備轉(zhuǎn)角變壓器。一體化控制屏本身有角度補(bǔ)償功能，一般可以不考慮配備轉(zhuǎn)角變壓器。但是，一體化控制屏同期系統(tǒng)有自動(dòng)準(zhǔn)同期和手動(dòng)準(zhǔn)同期兩個(gè)程序功能。在自動(dòng)準(zhǔn)同期程序中，其角度可以設(shè)置補(bǔ)償；在手動(dòng)準(zhǔn)同期程序中，如果沒(méi)有設(shè)置轉(zhuǎn)角變壓器，其角度得不到補(bǔ)償，在進(jìn)行手動(dòng)同期操作時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生非同期情況，產(chǎn)生較大沖擊電流。所以，從便于在各種情況下運(yùn)行和安全操作考慮，主變壓器為Y／△結(jié)線電站，在同期回路最好還是配備轉(zhuǎn)角變壓器。

2.5 運(yùn)行人員的思維轉(zhuǎn)變

過(guò)去的常規(guī)自動(dòng)化控制是有形的，無(wú)論是設(shè)備維護(hù)，還是保護(hù)整定，或是設(shè)備操作，運(yùn)行人員在幾十年的工作中，腦子中形成了固定思維。而現(xiàn)今的自動(dòng)化設(shè)備改造，沒(méi)有了看得見(jiàn)、摸得著的繼電器和機(jī)械調(diào)速等設(shè)備，代之的是無(wú)形的微電腦計(jì)算控制。運(yùn)行人員的思維如果還停留在過(guò)去的技術(shù)框框中，不了解新的技術(shù)原理，就不會(huì)適應(yīng)新的運(yùn)行要求。石相河水電站在第二次試運(yùn)行前，仍然按照過(guò)去的習(xí)慣在開(kāi)機(jī)前對(duì)主開(kāi)關(guān)進(jìn)行回路聯(lián)動(dòng)檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)，在一體化屏或上位機(jī)進(jìn)行合閘操作，主開(kāi)關(guān)不動(dòng)作；在高壓柜上現(xiàn)地合閘，計(jì)算機(jī)監(jiān)控顯示調(diào)速器故障。因?yàn)椴涣私馕㈦娔X控制原理，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員一時(shí)找不出原因。在經(jīng)過(guò)思考和討論后，認(rèn)識(shí)這種現(xiàn)象不是設(shè)備故障，而是計(jì)算機(jī)監(jiān)控的一種程序控制。主開(kāi)關(guān)合閘需要相應(yīng)條件。在過(guò)去的主開(kāi)關(guān)回路檢驗(yàn)中，可以人為斷開(kāi)相應(yīng)條件，單獨(dú)進(jìn)行主開(kāi)關(guān)合閘檢驗(yàn)；而在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下，主開(kāi)關(guān)合閘的相應(yīng)條件無(wú)法斷開(kāi)，這就拒絕了缺少條件的合閘操作，避免了非同期并列；這也是計(jì)算機(jī)監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)之一。因此，讓運(yùn)行人員盡快地學(xué)習(xí)新的知識(shí)，掌握新的運(yùn)行技術(shù)，促進(jìn)思維轉(zhuǎn)變，是電站管理者當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。

2.6 盡快修訂制度和操作票

水電站的增效擴(kuò)容改造使電站的現(xiàn)代化水平有了極大提高。要用好、管好新設(shè)備，一要樹(shù)立新思維，學(xué)習(xí)新知識(shí)；二要修訂制度，制定新的操作程序，用制度來(lái)規(guī)范和保證新設(shè)備的安全使用?，F(xiàn)代化設(shè)備投入使用，其程序控制省去了原有的一些操作，但新設(shè)備投入也有一定條件，這就需要制定新的操作程序?！皟善薄薄ⅰ叭?guī)”、“四制”是電站的基本安全管理制度，是杜絕“三違”的制度保證。新技術(shù)的學(xué)習(xí)和熟悉有一個(gè)過(guò)程，但制度的修訂和新的操作票制定卻是當(dāng)務(wù)之急?？梢岳脧S家在電站調(diào)試期間，和各個(gè)廠家商討設(shè)備的操作程序和使用條件，掌握新操作票制定的技術(shù)要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造使各電站的技術(shù)水平有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，這些技術(shù)盡管是成熟的，在其他行業(yè)屢見(jiàn)不鮮，但對(duì)農(nóng)村水電站的運(yùn)行者來(lái)說(shuō)卻是新技術(shù)，需要盡快熟悉和掌握；新技術(shù)和技改電站融合，才能發(fā)揮出應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益。

責(zé)任編輯 吳 昊

2014－12－12

郝金貴（1957－），男，高級(jí)工程師，主要從事農(nóng)村水電站建設(shè)、運(yùn)行、管理等工作。