張 海，曹德勤，邱 凱

（五凌電力有限公司，湖南 長沙410004）

0 引 言

五凌電力發(fā)電集控中心成立于2010年3月，目前有12座常規(guī)水電廠、54臺機組已全部接入遠程集控。集控中心將12個電廠劃分為5個區(qū)域，實行“一人一席多廠”的區(qū)域值班模式。集控電廠所有電力全部送至湖南電網(wǎng)，因水電機組具有開機并網(wǎng)、增減負荷快速的特點，是湖南電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、事故備用的重要電源支撐。水電機組快速開機并網(wǎng)成功的關(guān)鍵，在于開機流程、調(diào)速器系統(tǒng)、水頭等相關(guān)參數(shù)設(shè)置合理。五凌集控碗米坡、托口、五強溪水電廠均出現(xiàn)過因參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致開機不成功的情況，因此有必要對水電機組在各種水頭變化工況下快速成功開機并網(wǎng)運行情況進行相關(guān)分析，以切實提高水電機組自動開機的成功率。

1 碗米坡、托口、五強溪電廠概況

1.1 碗米坡電廠概況

碗米坡水電廠位于沅水流域的支流酉水中游，安裝3臺單機容量為80 MW的混流式水輪發(fā)電機組。水庫正常蓄水位248 m，死水位238 m，額定水頭39 m、最小工作水頭34.67 m，轉(zhuǎn)動慣量1 7400 T·m2。

1.2 托口電廠概況

托口水電廠位于沅水中上游，安裝4臺單機容量為200 MW的混流式水輪發(fā)電機組。水庫正常蓄水位250 m，死水位235 m，額定水頭54 m、最小工作水頭43.85 m，轉(zhuǎn)動慣量100 000 T·m2。

1.3 五強溪電廠概況

五強溪水電廠沅水干流中下游，安裝5臺單機容量為240 MW的混流式水輪發(fā)電機組。水庫正常蓄水位108 m，死水位90 m，額定水頭44.5 m、最小工作水頭36.1 m，轉(zhuǎn)動慣量180 000 T·m2。

2 五凌集控電廠開機超時事件

2.1 碗米坡電廠開機超時事件

2015年6月21 日，碗米坡電廠開機前，上游水位247.53 m，尾水位206 m，水頭41.53 m。五凌發(fā)電集控中心遠程開碗米坡電廠#1機并網(wǎng)過程中，#1機從空載至并網(wǎng)過程未執(zhí)行?，F(xiàn)場檢查微機準同期裝置報警信息為“機組轉(zhuǎn)速升不上”，調(diào)速器電氣控制柜顯示#1機導(dǎo)葉開度、電氣開限均為16.18%。集控遠程開#2機過程中出現(xiàn)同樣情況，值班人員臨時增加調(diào)速器導(dǎo)葉電氣開限，自準并網(wǎng)正常。

2016年4月16 日，碗米坡電廠上游水位247.72 m，尾水位205.76 m，水頭41.96 m。五凌發(fā)電集控中心遠程開碗米坡電廠#2機并網(wǎng)過程中，出現(xiàn)了開機并網(wǎng)超時情況。現(xiàn)場檢查微機準同期裝置報警信息為“機組轉(zhuǎn)速升不上”，調(diào)速器電氣控制柜顯示#2機導(dǎo)葉開度、電氣開限均為16.18%。手動將電氣開限值修改為20%后，再次發(fā)開機令，#2機組自準并網(wǎng)正常。

2.2 托口電廠開機超時事件

2017年4月15 日，托口電廠開機前，上游水位241.35 m，尾水位187.81 m，水頭53.54 m。五凌發(fā)電集控中心遠程開托口電廠#1機，開機至并網(wǎng)時，同期合斷路器超時報警，開機流程復(fù)歸。重新發(fā)#1機并網(wǎng)令，并網(wǎng)成功。

2017年5月5 日，托口電廠開機前上游水位241.01 m，尾水位187.89 m，水頭53.12 m。五凌發(fā)電集控中心遠程開#1機過程中，機組頻率小于49 Hz，并網(wǎng)不成功，而再次遠程開#1機并網(wǎng)成功。事后，電廠人工修改了調(diào)速系統(tǒng)運行水頭。

2.3 五強溪電廠開機超時事件

2017年4月12 日06:04，五強溪電廠開機前，上游水位98.85 m，尾水位51.34 m，水頭47.51 m。五凌發(fā)電集控中心遠程開#1機組并網(wǎng)過程中，機組開機并網(wǎng)超時，再次遠程開#1機組并網(wǎng)正常。

2017年5月4 日15:58，五強溪電廠開機前，上游水位95.20 m，尾水位51.44 m，水頭43.76 m。五凌發(fā)電集控中心遠程開五強溪電廠#1機組并網(wǎng)過程中，機組開機并網(wǎng)超時，再次遠程開#1機組并網(wǎng)不成功。經(jīng)重新調(diào)整水頭與導(dǎo)葉開度之間的協(xié)聯(lián)參數(shù)后，并網(wǎng)正常。

3 開機超時處理措施

3.1 優(yōu)化機組水頭與導(dǎo)葉空載開限協(xié)聯(lián)參數(shù)

碗米坡、托口、五強溪電廠根據(jù)多年運行經(jīng)驗，參考水輪機生產(chǎn)廠家、湖南省電科院等專家意見，對機組不同水頭下的空載開限參數(shù)進行了優(yōu)化整定[1-2]。

碗米坡電廠機組空載開限整定表如表1所示，碗米坡電廠機組空載開限整定曲線如圖1所示。

表1 碗米坡電廠機組不同水頭下空載開限整定表

圖1 碗米坡電廠機組不同水頭下空載開限曲線

托口電廠通過機組不同水頭下穩(wěn)定性試驗分析討論后，修改水頭/導(dǎo)葉開度協(xié)聯(lián)曲線參數(shù)，將調(diào)速器水頭控制方式設(shè)置為手動控制方式，并將水頭設(shè)置為固定值50.5 m[1-2]。

托口電廠機組空載開限整定表如表2所示。

表2 托口電廠機組不同水頭下空載開限整定表

托口電廠機組空載開限整定曲線，如圖2所示。

圖2 托口電廠機組不同水頭下空載開限曲線

五強溪電廠根據(jù)多年運行經(jīng)驗對調(diào)速器開限參數(shù)進行了優(yōu)化[1-2]，五強溪電廠機組空載、負載開限整定表如表3所示，機組空載、負載開限整定曲線如圖3所示。

表3 五強溪電廠機組空載、負載開限整定表

圖3 五強溪電廠機組空載、負載開限整定曲線

自碗米坡、托口、五強溪電廠調(diào)整機組水頭和機組空載導(dǎo)葉開限協(xié)聯(lián)關(guān)系參數(shù)后，機組未再出現(xiàn)開機超時現(xiàn)象。結(jié)合上述情況可以得出，該項措施是解決因水頭變化導(dǎo)致開機超時的有效措施。

3.2 及時清除機組進水口攔污柵前沉渣

從以上三廠開機超時事件分析可知，開機并網(wǎng)不成功的情況基本發(fā)生在運行水頭較低時。混流式機組的低水頭時期一般是水電廠的汛期，即電廠水質(zhì)變差，攔污柵前沉渣、浮渣較多，攔污柵壓差增大，進一步降低了機組運行水頭。機組開機時，攔污柵前沉渣會導(dǎo)致機組測量水頭降低，產(chǎn)生跳變或失真現(xiàn)象，影響機組正常開機并網(wǎng)運行。五強溪電廠采用清渣機及時清理和機組甩小負荷反沖清渣方式，效果較好。

3.3 適當調(diào)整機組同期裝置啟動并網(wǎng)時間或者頻率偏差限值

在滿足電網(wǎng)并網(wǎng)要求的前提下，適當增加機組同期裝置并網(wǎng)時限和頻率偏差限值，可有效提高機組并網(wǎng)成功率。五強溪電廠采取將同期裝置并網(wǎng)頻率偏差限制由0.1 Hz修改為0.15 Hz[3]，特別是水頭較低的情況下，效果非常明顯。

4 結(jié) 論

電網(wǎng)安全運行對混流式水輪發(fā)電機組在自動開機時有較嚴格的時間限制，而水頭變化對開機并網(wǎng)時的轉(zhuǎn)速影響較大。為在規(guī)定時限內(nèi)使機組正常開機并網(wǎng)，須減小水頭變化對機組轉(zhuǎn)速的影響，最關(guān)鍵的是優(yōu)化機組調(diào)速器水頭和導(dǎo)葉開度之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系。實踐表明，五凌集控碗米坡、托口、五強溪電廠采取的措施可靠、有效，可作為同類電廠的參考。

參考文獻：

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[3] 陸燕蓀，陸延昌.中國電氣工程大典[M].北京：中國電力出版社，2010：445-470.