贯流式水轮机组运行中的影响因素及对策

杜 创

（国投甘肃小三峡发电有限公司，兰州 730050）

黄河乌金峡水电站位于甘肃省白银市及靖远县境内，为黄河龙-青段规划的第21级，水力枢纽为河床式，由电站厂房、左岸泄洪闸、开关站、灌溉取水口等建筑物组成，电站主要任务是发电。水库正常蓄水位为1436.00m，总库容0.237亿m3，电站厂房安装4台35MW贯流式水轮发电机组，总装机容量140MW。机变采用两机一变扩大单元接线方式，出线采用110kV一级电压接入甘肃电网。厂用电源分为三段，由主变低压母线接带两段互为暗备用，供全厂正常情况下使用，由出线变电站引来一路作为电站备用电源。由于电站处于黄河干流，为防止水漫大坝及电站黑启动，专门采用柴油发电机作为泄洪闸供电及黑启动时的事故备用电源。

1 环境影响

1）来水量的影响。乌金峡水电站为低水头、小库容，因此上游来水量对水库水位的影响较大，由于目前电站泄洪闸尚未实现远方自动提落，为防止系统发生故障造成水轮机组甩负荷而导致水位快速升高，影响电站的安全运行，必须限制水位不能过高；但水位降低会增大机组耗水率，因此需要找到一个较好的契合点来合理地控制上游水位。考虑电站闸门为平均每3分钟提升1m，因此应根据不同的来水量，选择一个可控的水位来保证安全运行，防止由于时间的延误造成的水漫大坝的事故，为此我们按照最高水位来控制，此时距坝顶还有1m高程，按照我们的人员应急演练情况，可以保证避免水漫大坝。

通过水库的运行数据计算，我们得到表一，以此确定我们如何控制运行水位，防止在水轮机组发生事故情况下，避免水漫大坝及厂房被淹。

2）气温的影响。乌金峡水电站处于西北较为严寒地区，冬季油的粘性增大可造成润滑油系统油流不畅，易发生润滑油中断的误停机及调速器调节性能下降。因此，在冬季应及时投入加热系统、暖风系统，提高厂内环境温度；在准备开机前提前15分钟左右投入润滑油进行循环，以保证油流的畅通，防止由于润滑油的粘性增大造成设备的误动及超调。

3）沙尘的影响。每年春、秋两季甘肃地区沙尘天气较多，而电站内的许多电气控制元件都属于精密电子仪器，当这些电子仪器受到沙尘污染后，其误动的可能性将会极大地增加。为了防止这一现象的发生，电站应采取系列措施，保证厂房大门以及各保护室、控制室、设备室大门经常处于关闭状态，各盘柜门处于加锁状态，以防止恶劣空气对电子元器件的影响。

4）防止发电机绝缘下降。灯泡贯流式水轮发电机组灯泡体完全置于水中，若机组长期停机备用，会因受潮而使发电机定、转子绝缘下降。因此，电站对备用的发电机组应制定检查维护规定：巡回中检查发电机加热器投入是否正常；停机备用1个星期，投入轴流风机带走发电机内的湿气，保持干燥；当机组备用达2个星期，将发电机开机至空载进行干燥。

2 设备影响

1）防止机组烧瓦。如果水轮机组由于某种原因导致轴承润滑油中断，就会造成轴承烧瓦事故；另一种情况是，机组停机过程中高压顶起油泵未启动，同时机组制动系统不能加闸，此时机组长期在低转速下运行，也易造成轴承烧瓦事故。防止机组烧瓦事故应做到：运行中密切监视各部轴瓦温度的变化趋势，当发生原因未明的温度上升时要去现地进行全面检查处理；合理分配润滑油泵和高压顶起油泵的工作电源，两油泵不能接在同一路厂用电源上，确保油泵供电的可靠；要有可靠的轴承断油停机保护；定期更换油泵出口滤网，保证油质清洁；开停机过程中密切监视润滑油泵和高压顶起油泵的工作情况。

2）减小机组振动。乌金峡水电站投产以来机组振动较大，通过对各工况的监测找出机组振动区，尽量避免机组在振动区内运行，防止由于震动造成机组灯泡体内管路断裂、水导及机组组合轴承的过度磨损发热、伸缩节密封破坏等。

表1 水位升到最高上游水位所需的时间及保证下泄的闸门开启情况

3）加强监视不间断连续运行的辅助设备。工作重点：各辅助设备是否按照已编程序正常启停；电机三相电流是否平衡，动力保险是否有熔断现象；密切监视各部水压在合格范围内防止主轴密封中断和空气冷却器漏水；根据轴承油压和油的粘稠度及时调整各部供油阀开度。

4）保证机组集电环安全。乌金峡电站自2008年10月首台机组投产以来，发生过多次由于碳刷温度过高（运行中实测最高温度曾达166℃)而被迫停机事件。应以预防为主，运行中做好维护是相当重要的，因此规定对碳刷经常用远红外测温仪测量，掌握温度变化，发现碳刷温度升高后及时的调整机组运行工况，减少机组无功负荷并进行检查处理。

5）重视各部漏水的处理。乌金峡水电站曾出现过发电机空冷器沙眼刺水和伸缩节大量漏水。发电机空冷器沙眼刺水，导致单个空冷器被迫停用而机组出力受限。伸缩节大量漏水威胁到布置在其下方的低位油箱可能进水及2台润滑油泵和2台高顶油泵可能淋水，严重影响机组的安全稳定运行。因此在工作中通过布置在现场的监控摄像探头，密切监视各点的情况，做到第一时间内发现问题，并能得到有效解决。

3 系统影响

1）电气主系统的影响。乌金峡水电站主母线为单母分段形式，两回出线均送至同一变电站，变电站主母线也同样为单母分段形式，其又有两回出线送至另一变电站，其单条输电线路容量又不能满足电站的最大出力，因此对于输电回路产生问题对电站的影响也应进行详细考虑：①当电站出力大于单条线路的最大输电能力时，及时投入过负荷切机压板，保证当系统出现事故、单条线路输电时不会产生由于线路过负荷产生的危害；②由于系统为“穿糖葫芦”式的接线形式，其中有一个变电站出现事故，都将导致乌金峡电站的送出受限，而乌金峡电站送出受限后，水库水位上涨较快，因此对于电站运行水位应进行合理把握，防止出现漫坝的事故。

2）厂用系统的影响。厂用电源主要提供水轮发电机组运行中辅助控制系统用电，厂内各类排水、照明、设备（空压机及压油泵等）的能源保证电源及泄洪闸等的维护电源，由于厂用电源消失后，机组失去辅助控制系统电源将会导致润滑泵停止，导致机组润滑油无压等事故停机，且厂内积水无法排除，水库闸门无法及时提起，造成水漫大坝等恶性事故。应对措施：①厂用电源及各重要负荷应保证分段运行，防止由于厂用系统联络时，由于联络开关不能及时跳开，将会造成厂用电源全部消失；②在厂用电工作盘上工作时，严格履行工作票制度、临时用电许可制度，防止人员在厂用盘上私接乱拉造成接地或短路情况，引起厂用电源消失；③在厂用回路上工作时，要求检修人员明确作业交代内容，对于二次回路工作后要进行试验，防止改动后设备的误动及拒动；对于厂用一次回路，在送电前一定要进行摇绝缘，防止送电过程中由于接线错误或安措未拆除造成保护跳闸，引起厂用电源消失；④柴油发电机的维护、保养及试运行也是运行人员必须要保质保量完成的一个项目，应始终对柴油发电机定期检查，正确执行各项定期工作，对柴油发电机定期试验启动并考核其带负荷能力（进行提落闸门试验），保证柴油机始终处于良好的备用状态。

4 安全生产

水电站的生产运行始终要以“安全第一、预防为主”为主线保证人员、设备及电网的安全。

1）运行值班人员必须坚守岗位，不能随意离岗。为了提高工作效率，每班可把本班人员分为主值人员和非主值人员。主值人员更应坚守岗位，而且必须集中思想，严密监视运行设备，根据运行设备参数的变化及时进行操作调整。为了提高主值质量，可以实行主值签名负责制。主值人员把自己主值的起止时间记录好，并且只有在与下一主值人员双方签名确认完成交接后方可离开主值岗位。

2）对设备进行巡回检查是电站运行值班工作的一部分。对设备进行巡回检查的目的是及时发现设备缺陷，对危及安全的设备及时进行处理。在巡检过程中要做到“五到”：一是走到，即巡检人员要走到被检设备现场进行检查；二是看到，巡检人员在现场按照规程检查项目对设备进行认真细致的检查；三是听到，有很多设备（如变压器）其内部是看不到的，检查其外部正常后还应听其声音，根据响声是否异常来判断该设备是否正常运行；四是闻到，有些设备在不正常时会发生臭味，可从其发出的气味中加以判断；五是在必要时要摸到，对不带电的设备其外观、响声和气味都正常，但对其运行是否正常而有怀疑时可以用手去触摸，根据其振动、发热等进一步加以判断。

3）运行操作是运行值班工作中最重要的工作。在操作过程中只要发生某一项错误都有可能导致安全事故的发生，所以，对其工作的要求也是最严格的。现在，在电力系统中发生误操作的现象还时有发生，要有效地杜绝误操作的发生，在操作中必须做到：①倒闸操作必须要有值班负责人发布的命令；②明确操作任务；③由操作人填写操作票，监护人对填写好的操作票要进行复核；④操作人和监护人在模拟图板上预演正确后再对设备进行操作，操作中必须保持场所安静，操作人和监护人要集中思想，精心操作，严格执行监护复诵制；⑤每操作完一项必须检查核对设备位置或信号是否正确；⑥操作完毕进行一次全面的检查。

4）事故的发生具有突然性，若处理不当将会使事故不断扩大。运行中发生事故时值班员惊慌是大忌，必须保持冷静、沉着，根据有关参数的变化及动作信号迅速作出判断，并操作有关开关断开事故点，必要时将机组停稳，时刻关注上游水位的变化情况，用闸门或开启其他备用机组等形式；必要时应立即报告，以便尽快作出处理，恢复到正常运行状态。