文興全（廣東粵電長湖發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 英德 513021）

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長湖水電廠過速保護系統(tǒng)改造

文興全
（廣東粵電長湖發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 英德 513021）

摘要：長湖水電廠機組過速保護系統(tǒng)運行多年，根據(jù)相關(guān)反措要求對照檢查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在影響機組安全運行的隱患，為了徹底消除安全隱患，同時提高過速保護系統(tǒng)各元器件動作的準(zhǔn)確性、靈活性，使系統(tǒng)更加完善、可靠，電廠組織對過速保護系統(tǒng)進行了升級改造。本文對長湖水電廠原過速保護系統(tǒng)進行分析后，提出了詳細的改造方案，并對改造效果進行了介紹，通過改造提高了過速保護系統(tǒng)的可靠性及動作的準(zhǔn)確性，為行業(yè)中類似系統(tǒng)的改造提供了依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞：過速保護；隱患；改造

1引言

俄羅斯薩揚-舒申斯克水電站發(fā)生的重大惡性事故，電站幾乎全毀，其電站的過速保護全部依賴電氣過速保護是其中一個重要的原因，在全廠失電時，機組過速無法控制，必然釀成慘劇。長湖水電廠的機組是20世紀(jì)70年代初期投產(chǎn)發(fā)電的，為軸流轉(zhuǎn)槳式機組，其過速保護只設(shè)置了兩級，且都為電氣控制的保護，針對這一隱患，電廠對機組過速保護系統(tǒng)進行了升級改造，通過改造，提高了過速保護系統(tǒng)各元器件動作的準(zhǔn)確性、靈活性，增加一套純機械過速保護裝置更是讓機組過速保護系統(tǒng)更加完善、可靠。

2長湖水電廠原過速保護系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)構(gòu)成及動作原理

電廠原過速保護系統(tǒng)由調(diào)速器、油閥、事故配壓閥、分段關(guān)閉裝置、快速閘門、測速元件、電磁閥、相關(guān)控制回路和邏輯等組成。系統(tǒng)設(shè)有115%額定轉(zhuǎn)速+主配壓閥拒動構(gòu)成的一級保護，146%額定轉(zhuǎn)速為二級保護，過速保護動作流程如圖1、圖2所示，過速保護液壓系統(tǒng)原理如圖3所示，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到115%額定轉(zhuǎn)速且主配壓閥拒動時，機組現(xiàn)地控制單元（LCU）繼電器動作，使圖3中的事故電磁閥動作，油閥操作油失壓動作，進而使事故配壓閥動作，壓力油不經(jīng)過調(diào)速器直接進入導(dǎo)葉接力器關(guān)腔使導(dǎo)葉關(guān)閉；當(dāng)轉(zhuǎn)速達到146%額定轉(zhuǎn)速時，機組現(xiàn)地控制單元（LCU）直接動作調(diào)速器緊急停機電磁閥、事故電磁閥、落進水口快速閘門，實現(xiàn)機組快速關(guān)機以達到控制機組過速的目的。

圖1一級過速保護動作流程圖

2.2系統(tǒng)存在的安全隱患

（1）原過速保護系統(tǒng)都屬于電氣過速保護，所有指令的執(zhí)行都必須是在有電的前提下才能完成。萬一機組甩負荷過程中又有全廠失電事故發(fā)生，此時

圖2二級過速保護動作流程圖

（2）由圖3可看出，原過速保護系統(tǒng)中事故配壓閥、油閥的作用非常關(guān)鍵，其動作的準(zhǔn)確性、靈活性直接影響到過速保護最終能否成功執(zhí)行。電廠在改造前的幾次檢修中發(fā)現(xiàn)，事故配壓閥及油閥在經(jīng)過長時間運行、多次的檢修后，其動作的準(zhǔn)確性及靈活性有所下降，有幾次的試驗中發(fā)現(xiàn)事故配壓閥動作偏慢，且不能正常復(fù)歸，這種隱患也是致命的。

圖3原過速保護系統(tǒng)動作液壓系統(tǒng)圖

3改造方案確定

3.1總體方案

為了消除原過速保護系統(tǒng)所存在的安全隱患，①保留原電氣過速保護外，還須加裝一套純機械過速保護裝置，該裝置要能保證在全廠失電的情況下仍然可以通過其準(zhǔn)確的動作事故配壓閥，迅速切換油路操作導(dǎo)葉接力器關(guān)閉導(dǎo)葉，從而使機組過速得到控制。②將原壓差活塞式事故配壓閥進行改造，選用技術(shù)成熟、功能先進、動作準(zhǔn)確，同時又能與純機械過速裝置完美兼容的過速保護設(shè)備。改造后的新過速保護系統(tǒng)除了保留有原一級、二級過速保護功能外，還增加了三級純機械過速保護（動作流程見圖4），新系統(tǒng)液壓操作原理見圖5。

圖4三級過速保護動作流程圖

圖5新過速保護系統(tǒng)動作液壓系統(tǒng)圖

3.2加裝純機械過速保護裝置

我們選用了國內(nèi)投運較多的圖拉博（TURAB）純機械過速保裝置，該裝置主要由安裝在主軸上的緊固圈、過速擺和液壓換向閥組成。過速擺安裝在兩個半圓法蘭緊固圈之間，過速擺內(nèi)的柱塞安裝在黃銅腔室內(nèi)，由帶預(yù)緊力的彈簧來完成過速保護動作的觸發(fā)，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速增加到151%額定轉(zhuǎn)速時［1］，過速擺中的柱塞會隨著轉(zhuǎn)速增加（離心力增加）從黃銅腔室中壓縮彈簧而伸出，從而觸動液壓換向閥的觸動臂，觸動臂的動作使油路切換，使機械過速切換閥直接動作（相當(dāng)于事故電磁閥動作）事故配壓閥，即實現(xiàn)了關(guān)閉機組導(dǎo)葉功能。

3.3更換事故配壓閥及分段關(guān)閉裝置

由于原壓差活塞式事故配壓閥使用已超過40年，檢修試驗時會出現(xiàn)動作不靈活的缺陷，且該配壓閥不能與新加裝的純機械過速保護裝置直接兼容。為此，我們選用了一款國內(nèi)自主設(shè)計的事故配壓閥及分段關(guān)閉裝置組合閥（簡稱“組合閥”），該裝置運用了液壓集成插裝控制技術(shù)，為鍛鋼件的集成塊式結(jié)構(gòu)，其具備了原事故配壓閥和分段關(guān)閉裝置（圖3中的節(jié)流閥）這兩種裝置的功能。

4改造效果

新組合閥、純機械過速保護裝置完成現(xiàn)場安裝后，我們按照技術(shù)要求做了開機、關(guān)機、零點漂移、一級過速、二級過速、三級過速等一系列的靜態(tài)（蝸殼未充水）試驗，試驗證明本次新裝的組合閥及純機械過速保護裝置均能準(zhǔn)確、靈活動作，能起到應(yīng)有的保護作用。

改造后機組帶負荷試驗時，為了驗證本次新加裝設(shè)備的性能，我們又做了一、二級電氣過速動作試驗，進一步驗證組合閥的動作情況，通過試驗發(fā)現(xiàn)組合閥均能按照預(yù)期準(zhǔn)確動作。受現(xiàn)場條件限制，沒有讓機組過速至151%額定轉(zhuǎn)速來驗證過速擺內(nèi)的柱塞能否彈出，只是人為動作液壓換向閥的觸動臂來驗證能否動作事故配壓閥關(guān)機，試驗結(jié)果也達到了預(yù)期。

5結(jié)語

長湖水電廠通過本次改造，達到了預(yù)期目的，使機組過速保護系統(tǒng)進一步完善，消除了安全隱患，提高了機組運行的安全性。本次成功的經(jīng)驗，也可為國內(nèi)同時期同類型機組過速保護系統(tǒng)的升級改造提供依據(jù)和參考。

參考文獻：

［1］國家能源局.DL/T 619-2012水電廠自動化元件（裝置）及其系統(tǒng)運行維護與檢修試驗規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2012.

中圖分類號：TV734.4

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0036-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.013

收稿日期：2016-03-03

作者簡介：文興全（1983-），男，工程師，從事水電廠機電設(shè)備檢維修、技改及技術(shù)管理工作。機組過速將無法控制，事故的后果是難以想象的。