陳團(tuán)軍（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠，云南　大理 675702）

小灣水電站機(jī)組開機(jī)條件優(yōu)化措施探討

陳團(tuán)軍
（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠，云南大理 675702）

針對水電機(jī)組啟停頻繁的特點(diǎn)，對小灣電站開機(jī)控制規(guī)律進(jìn)行了深入探討。研究了各種參數(shù)及機(jī)組開機(jī)規(guī)律，對機(jī)組開機(jī)流程啟動源進(jìn)行了完善并提出優(yōu)化措施，對部分自動化元器件加入冗余判斷，提高了流程判斷測點(diǎn)的科學(xué)性和機(jī)組開機(jī)條件判斷及過程的可靠性，機(jī)組自動開機(jī)成功率不斷提高。

機(jī)組自動開機(jī)；開機(jī)邏輯條件；優(yōu)化措施；小灣水電站

小灣水電站位于云南省鳳慶縣與南澗縣交界的瀾滄江上，電站以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、攔沙及航運(yùn)等綜合利用效益，系瀾滄江中下游河段梯級開發(fā)的第2級電站和龍頭水庫，電站水庫的庫容約150億m3。電站裝機(jī)容量6×700 MW，是目前700 MW水輪機(jī)當(dāng)中水頭最高（251 m）的水輪機(jī)。

2009年小灣水電站首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電運(yùn)行，自2012年以來，小灣水電廠倡導(dǎo)推行“無人值班、少人值守”模式，通過不斷對電站機(jī)組開機(jī)流程啟動源進(jìn)行完善和提出優(yōu)化措施，對部分自動化元器件加入冗余判斷，提高流程判斷測點(diǎn)的科學(xué)性，提高機(jī)組開機(jī)條件判斷及過程的嚴(yán)密可靠，不斷提高機(jī)組自動開機(jī)成功率。本文總結(jié)了歷年機(jī)組開機(jī)流程啟動源完善情況及優(yōu)化措施。

1　自動開機(jī)條件流程簡介

機(jī)組自動開機(jī)（停機(jī)態(tài)至發(fā)電態(tài)）分為中控室上位機(jī)操作員站和機(jī)組現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)LCU兩部分。從自動開機(jī)的流程來看，影響到開機(jī)成功率主要有開機(jī)滿足條件、現(xiàn)地機(jī)組LCU運(yùn)行情況、調(diào)試器系統(tǒng)、筒閥系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)運(yùn)行情況、發(fā)電機(jī)出口GCB隔離開關(guān)及同期裝置的合閘回路等因素。為便于分析，把開機(jī)條件分為靜態(tài)條件和動態(tài)條件。靜態(tài)條件是指部分暫不會變化的信號，無需操作設(shè)備就已滿足的一些條件，如滿足條件中的各導(dǎo)軸承油位正常，各冷卻水正常，制動風(fēng)閘均已落下等；動態(tài)條件是指開機(jī)過程中需對設(shè)備進(jìn)行操作的，如開機(jī)過程中成功合閘發(fā)電機(jī)出口GCB隔離開關(guān)、導(dǎo)葉接力器鎖錠拔出、筒閥全開、調(diào)試器導(dǎo)葉受令調(diào)節(jié)、勵磁系統(tǒng)正常建壓、同期裝置正常投入等。

2　開機(jī)靜態(tài)條件優(yōu)化措施

2.1各導(dǎo)軸承油槽油位狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。導(dǎo)軸承油槽磁翻板油位計(jì)由于機(jī)組主軸轉(zhuǎn)動的離心力帶動油槽油流甩動造成油位計(jì)卡塞或是信號端子松動等，機(jī)組停機(jī)后未復(fù)歸，開機(jī)令下發(fā)，導(dǎo)軸承油槽油位異常，自動開機(jī)條件不滿足，開機(jī)流程退出。

（2）原邏輯。各導(dǎo)軸承油槽油位正常判斷只判斷油位異常信號（開關(guān)量）不動作。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)各導(dǎo)軸承油槽油位模擬量判斷，油位正常判斷條件為油位異常（開關(guān)量）不動作或油位模擬量在正常范圍內(nèi)與油位模擬量品質(zhì)為好，提高了測點(diǎn)可靠性。

2.2各冷卻水流量狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。因機(jī)組技術(shù)供水采用離心泵從尾水抽水供給，有時會出現(xiàn)尾水位在991 m高程，上導(dǎo)軸承安裝在998 m高程，機(jī)組停機(jī)后上導(dǎo)軸承冷卻水管路進(jìn)氣，開機(jī)令下發(fā)，技術(shù)供水泵啟動后，由于上導(dǎo)軸承冷卻管路需要排氣，導(dǎo)致120 s內(nèi)上導(dǎo)冷卻水未上升至“流量低復(fù)歸”所需流量，造成開機(jī)流程退出。

（2）原邏輯。各冷卻水流量正常判斷改為異常信號（開關(guān)量）不動作。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)各冷卻水流量正常判斷改為流量異常信號（開關(guān)量）不動作或流量模擬量高于低限值，提高了測點(diǎn)可靠性。

2.3主軸密封水壓力正常、水流量正常狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。主軸密封壓力開關(guān)測壓管路存在堵塞、壓力開關(guān)針閥未開到位，造成主軸密封水投入不正常（水壓力不正常、水流量不正常），輔機(jī)開啟或退出不成功，開機(jī)流程報(bào)警、退出。

（2）原邏輯。主軸密封水壓力正常、水流量正常異常信號（開關(guān)量）不動作。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)主軸密封水壓力正常、水流量正常異常信號（開關(guān)量）不動作或模擬量不越低限。

3　開機(jī)動態(tài)條件優(yōu)化措施

3.1筒閥全開狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。機(jī)組開機(jī)過程，筒閥電氣控制柜內(nèi)開出至監(jiān)控LCU柜的繼電器公共端短接片松動，筒閥全開硬接點(diǎn)信號未上送到監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)出筒閥未全開，開機(jī)流程退出；由于機(jī)組長時間停機(jī)，筒閥6個接力器無桿腔壓力不均，筒閥動作時由于6個接力器動作行程偏差較大，筒閥發(fā)卡，停止動作。

（2）原邏輯。開機(jī)流程中設(shè)置筒閥未100%全開信號開關(guān)量；在關(guān)閉過程初始階段（100%～97.5%開度）和開啟過程初始階段（0～2.5%），比例閥全開給接力器供油，分流器不投入運(yùn)行。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)筒閥未100%全開信號開關(guān)量或筒閥未100%全開信號模擬量；取消筒閥動作在關(guān)閉過程初始階段（100%～97.5%開度）和開啟過程初始階段（0～2.5%），比例閥全開給接力器供油的小油路控制策略，直接接通主油路，比例閥投入調(diào)節(jié)，防止筒閥動作發(fā)卡。

3.2調(diào)試器導(dǎo)葉開限GV_Max_Limit賦值優(yōu)化

（1）修改原因。調(diào)速器開機(jī)令發(fā)出后3 min內(nèi)機(jī)組轉(zhuǎn)速未上升到95%Ne，流程報(bào)警，啟動停機(jī)流程?？菟谛硯焖幌漭^快，水頭下降后機(jī)組開機(jī)時間進(jìn)一步增長，部分機(jī)組開機(jī)至95%轉(zhuǎn)速時間延長至180 s左右，須及時修改調(diào)試器電柜上的人工設(shè)置水頭與實(shí)際水頭相匹配。調(diào)速器收到開機(jī)令后：①當(dāng)頻率小于45 Hz期間，導(dǎo)葉以0.25%/s的速率開啟，最大開至1.4倍空載開度；②當(dāng)頻率在45～47.5 Hz期間，導(dǎo)葉給定為1.3倍空載開度；③當(dāng)頻率大于47.5 Hz后，經(jīng)延時進(jìn)入空載態(tài)，進(jìn)行頻率閉環(huán)控制。其中①、②階段為開機(jī)態(tài)，全過程中設(shè)置一個導(dǎo)葉開限GV_Max_Limit（1.4倍空載開度）是在開機(jī)程序的初始化過程中執(zhí)行，若修改調(diào)試器電柜上人工水頭后未進(jìn)行PLC復(fù)位操作，GV_ Max_Limit仍是上次復(fù)位后的值，不進(jìn)行重新賦值，從而導(dǎo)致開機(jī)過程中導(dǎo)葉開限未能隨水頭變化而變化，造成開機(jī)過程中導(dǎo)葉開度受限，機(jī)組頻率上升較慢，從監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)調(diào)速器開機(jī)令180 s后機(jī)組最高轉(zhuǎn)速升至94.7%，監(jiān)控系統(tǒng)判定機(jī)組開機(jī)至空轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速95%）未成功，開機(jī)流程退出，轉(zhuǎn)停機(jī)流程。

（2）原邏輯。調(diào)試器導(dǎo)葉開限GV_Max_Limit賦值為1.4倍空載開度的過程在開機(jī)程序的初始化過程中執(zhí)行。機(jī)組監(jiān)控LCU開機(jī)流程中“開機(jī)至調(diào)速器”軟延時時間180 s。

（3）修改后邏輯。調(diào)試器導(dǎo)葉開限GV_Max_ Limit賦值為1.4倍空載開度的過程在開機(jī)循環(huán)程序中執(zhí)行，確保每次調(diào)用開機(jī)程序時該語句均被執(zhí)行，且避免修改調(diào)試器電柜上人工水頭后“導(dǎo)葉開限”在不復(fù)位PLC的情況下受設(shè)置水頭控制。將機(jī)組監(jiān)控LCU開機(jī)流程中“開機(jī)至調(diào)速器”軟延時時間從180 s修改為300 s，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速上升時間裕度。

3.3調(diào)速器導(dǎo)葉接力器自動鎖錠行程開關(guān)投入/退出狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。由于調(diào)速器導(dǎo)葉接力器自動鎖錠本體結(jié)構(gòu)、鎖錠塊偏移，鎖錠位置指示桿旋轉(zhuǎn)、晃動，以致導(dǎo)葉接力器自動鎖行程開關(guān)信號不能準(zhǔn)確報(bào)出（實(shí)際鎖錠塊正確動作），造成監(jiān)控收令鎖錠不定態(tài)，開機(jī)條件不滿足，開機(jī)流程退出。

（2）原邏輯。行程開關(guān)通過調(diào)速器導(dǎo)葉接力器自動鎖錠位置指示桿動作測量鎖錠塊位置，行程開關(guān)通過信號回路開出鎖錠“投入”和“退出”信號。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)光電式無觸點(diǎn)行程開關(guān)與原行程開關(guān)并聯(lián)在一起，任一行程開關(guān)動作均能正確報(bào)出鎖錠“投入”和“退出”信號，防止鎖錠位置信號異常。

3.4導(dǎo)葉位移傳感器控制程序邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。導(dǎo)葉位移傳感器用于測量導(dǎo)葉位移，將導(dǎo)葉位移信號送至調(diào)試器電柜和機(jī)柜作閉環(huán)控制。位移傳感器安裝有2個，正常工作一個主用，另一個備用。從機(jī)組投產(chǎn)以來，接連出現(xiàn)導(dǎo)葉位移傳感器滑塊脫落，使調(diào)速器系統(tǒng)反饋失真；當(dāng)導(dǎo)葉位移傳感器滑塊脫落時，程序無法判定導(dǎo)葉位移傳感器故障，不能將備用傳感器選擇為主用。致使機(jī)組開機(jī)過速，開機(jī)失敗，流程退出。

（2）原邏輯。導(dǎo)葉位移傳感器滑塊為接觸式滑塊；程序無法判定導(dǎo)葉位移傳感器故障，不能將備用傳感器選擇為主用。

（3）修改后邏輯。將原來的接觸式滑塊改為懸浮式滑塊，避免了由于機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下因振動、摩擦，導(dǎo)致傳感器滑塊與導(dǎo)葉接力器之間的鏈接螺栓松動，造成滑塊脫落；對調(diào)速器導(dǎo)葉位移程序進(jìn)行修改，并傳入PCC控制器，當(dāng)主用導(dǎo)葉位移傳感器故障，控制程序自動將備用傳感器選擇為主用。

3.5其他優(yōu)化措施

（1）由于調(diào)速器系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)配合不當(dāng)，調(diào)速器開機(jī)過程中導(dǎo)葉開度過大使機(jī)組頻率升高較高，導(dǎo)致調(diào)速器調(diào)節(jié)過程中超調(diào)量大，機(jī)組頻率調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間長。在同期啟動時調(diào)速器頻率未調(diào)節(jié)穩(wěn)定，不能滿足同期對頻率偏差的要求，同期裝置與調(diào)速器系統(tǒng)同時作用對機(jī)組頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致超調(diào)量大，同期超時退出，機(jī)組同期并網(wǎng)不成功。故為了減小開機(jī)過程中導(dǎo)葉開限，在監(jiān)控開機(jī)流程中同期投入點(diǎn)延后，在調(diào)速器頻率穩(wěn)定后再投同期裝置，由180 s修改為300 s；同步修改投PT、選對象、啟同期時間，提高開機(jī)成功率。

（2）取消500 kV 1～6號電纜開關(guān)站側(cè)刀閘合閘位置判斷條件，機(jī)組檢修結(jié)束后首次啟動自動開機(jī)空轉(zhuǎn)時，電氣部分檢修安全措施尚未恢復(fù)，檢修啟動過程中需采取強(qiáng)制測點(diǎn)辦法滿足開機(jī)條件。從安全上分析，監(jiān)控系統(tǒng)強(qiáng)制測點(diǎn)屬解鎖操作，除操作監(jiān)護(hù)外沒有任何防誤閉鎖措施，從減少操作風(fēng)險角度考慮取消該測點(diǎn)。

（3）增加同期裝置無故障和自準(zhǔn)位置，發(fā)電機(jī)出口開關(guān) GCB SF6氣壓低閉鎖，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)GCB分合閘線圈電源消失報(bào)警判斷，在開機(jī)前將開機(jī)流程中需要用到的重要設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判斷，提高開機(jī)成功率。

（4）因機(jī)組“停機(jī)態(tài)”已判斷導(dǎo)葉全關(guān)和GCB分位，取消開機(jī)時導(dǎo)葉全關(guān)、GCB分位條件判斷。

4　結(jié)語

影響開機(jī)成功因素有許多，熟悉并掌握自動開機(jī)流程，掌握每個信號源、每條回路接線情況，就可用在較短時間內(nèi)及時消除開機(jī)過程中的故障，從而提高機(jī)組自動開機(jī)成功率。小灣水電站機(jī)組運(yùn)行過程中曾出現(xiàn)過一些機(jī)組自動開機(jī)不成功的現(xiàn)象，經(jīng)分析查明原因后，不斷的對機(jī)組自動開機(jī)滿足條件進(jìn)行完善和措施優(yōu)化，使流程中的各項(xiàng)條件更加科學(xué)、嚴(yán)密，機(jī)組運(yùn)行可靠性也不斷提高，確保了自動開機(jī)的操作順利。

［1］郭文濤.水輪發(fā)電機(jī)組自動開機(jī)優(yōu)化措施［C］//2012年江西省電機(jī)工程學(xué)會年會論文集.南昌：江西省電機(jī)工程學(xué)會，2012：184-186.

［2］李春露，楊建彬，陳映喜.小灣電廠無人值班整改1～6號機(jī)組監(jiān)控側(cè)邏輯實(shí)施配合方案［R］.大理：華能小灣水電廠，2014.

［3］盧鳳磊，柯文俊，等.小灣電廠異常處理匯編手冊［R］.大理：華能小灣水電廠，2013.

（責(zé)任編輯王琪）

Discussion on Starting Optimization of Hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station

CHEN Tuanjun
（Huaneng Hydro Lancang Xiaowan Hydropower Plant，Dali 675702，Yunnan，China）

The starting and shut-down of hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station is frequent.The laws of starting and shut-down controls for the hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station are studied.By studying the parameters and laws of starting and shut-down，the starting process sources are improved and optimized and some automation components are added with redundancy judgment.These optimizations improve the scientific judgment of starting and shut-down process and the reliability of starting condition judgment，and continuously improve the success rate of unit automatic starting.

automatic starting of unit；starting logic condition；optimization；Xiaowan Hydropower Station

TM312.1（274）

A

0559-9342（2015）10-0018-03

2015-07-29

陳團(tuán)軍（1983—），男，云南大理人，工程師，主要從事水電站運(yùn)行維護(hù)管理工作.