谈象山水电厂技术改造成果

□ 张修茂

象山水电厂是一座由3台6 000千瓦水轮发电机组成、总装机容量18 000千瓦的小型水力发电厂，工程座落在黑龙江省黑河市爱辉区上马厂乡，于1996年10月并网发电，自并网发电以来取得了很好的经济效益。

随着时间的推移，象山水电厂的设备开始出现老化现象，原励磁系统是电压源——三相全控整流器励磁自并励系统。在运行过程中，存在保护和移相触发故障较高和可靠性稳定性欠佳等问题。原调速器采用YDT—3000型，是典型的模拟电路形式的电气液压式调速器，在可靠稳定性方面明显存在着电液转换器故障率频繁等不足。

针对上述问题，本人向厂领导提出技术改造建议：首先对励磁和调速器进行更新改造，然后再对同期系统进行改造。此建议得到了厂领导的支持。

本次改造可编程序励磁装置采用的是广西南宁发电设备厂生产的PLC励磁控制器。它是以微处理器技术为基础，综合计算机和自动控制而发展起来的一种新型工业控制器。随着集成电路芯片的飞速发展，PLC产品平均每3～5年更新一次，其处理器速度不断提高，功能不断完善，完全能满足中小型水轮发电机组对励磁控制和调节的要求。PLC与计算机控制相比，有许多明显的优越性：在硬件设计上，不用作接口设计，只需选用标准化组件，积木化结构，且I/O模块丰富，扩展容易。软件方面，有针对面向过程控制的高级语言，在线调试容易，不需专业程序员。对环境要求低，与一般电器仪表相同。利用PLC的逻辑判断功能还可很容易地实现各种复杂运行工况的识别和处理，可方便地实现逻辑闭锁，其自动处理功能完全能保证主设备的安全，同时还能减轻运行人员的劳动强度，提高电能质量。

调速器是水电厂的重要控制设备，其运行的好坏直接影响到水轮发电机组的安全和可靠运行。因此，可靠性的高低是衡量调速器质量的主要指标。为了提高调速器的可靠性，厂里决定将YDT—3000型电液调速器改造成微机调速器，以便与计算机监控系统有效结合，提高电厂自动化水平。改造的调速器达到了电力行业标准，手动调节无扰动，液压随动系统更换为比例伺服阀或数字阀。

三台机组调速器和励磁改造前起机至并网全过程需要6～7分钟，改造后只须1分零2秒，大大降低了机组空载耗水率，提高了机组接待负荷速度，调速器、励磁全年无临检工作，工作可靠性达到100%。如遇因系统事故、雷击以及误发所导致的故障，调速器、励磁都能快速地将机组稳定在空载及关机状态，保证设备安全，通过几项大的技术指标证明，调速器、励磁改造是成功的。

原厂同期系统属常规逻辑继电器控制，模拟电路形式，其所配自动准同期装置ZZQ—3B采用的是上世纪80年代的替换产品，该装置自1997年投运以来陆续暴露出一系列问题，表现在：调节速度慢、精度差、参数调整难，而目前调速、励磁系统已经完成了计算机控制改造，该装置已经远远不能与之相配套。厂里从经济、技术和长远发展角度考虑，经反复论证，认为有必要将同期装置改造为微机同期装置。在选型上，本着安全、稳定、可靠的原则及性价比，最终确定了深圳智能设备公司开发的SID—2CM同期装置。该装置具有自动识别并列点断路器并网性质的功能，在差频并网时精确的数学模型，确保装置能绝不遗漏地捕捉到第一次出现的并网时机，并精确地在相角差为零度时完成无冲击并网。因此SID—2CM把并网速度及精度提高到了极值，同时，SID—2CM同期装置自带485接口，可与上位机通讯，完成计算机监控系统的采集任务。

之后我再次针对电厂直流电源等元器件老化问题提出改造方案。根据厂内的实际情况，本人主持对电厂直流电源进行改造，主要工作有：机组自动化元件更换、水轮机改造、监控系统改造、小机组调速器改造、监控系统进水口远程站更换、机组制动器改造、继电保护故障信息管理子站建设、三台机流量计测量装置改造、线路出口、主变开关更换等。

项目投产建成后，优化了配置，减少了故障发生机率，缩短了事故和故障的处理时间，提高了机组的利用效率，确保了机组安全、稳定运行，综合生产能力大大加强，增强了职工工作的安全性，降低了劳动强度，达到了节省人力的目的，增加发电量30%，从理论上说，年设计发电量可达到5 300万千瓦时。增加销售收入350万元，减少了不必要的成本约80万元。

表一：象山水电厂近三年来各项经济指标表

通过以上几轮技术改造，给企业带来了可观的经济效益， 2011年运行期间机组启停次数较少，运行中反馈的问题不多，机组运行良好；2012年春季检修电器部分为常规维护，从6月19日发电10月29日停机，主设备故障率为零，附属设备的故障率也低于总厂考核标准，主要设备问题消缺后，达到了技术要求，保证了机组全年安全运行。2013年丰富的水力资源，满足了三台机组满负荷工作，从近三年的经济指标可见，特别是发电量猛增的2013年，含设备维护费在内的管理费却连年减少。

象山水电厂技术改造所产生的社会效益同样也是显著的，周围几个水电企业也纷纷进行技术改造，也均取得了良好的效果。水电厂一般都建在距离城市较远的山区，生活环境艰苦，24小时运转的机器必需有人在岗值守，所以很有必要通过技术手段减轻值机人员的工作强度。

水电厂技术改造的发展方向是“无人值班，少人值守”，达到不需要上山值班，通过减员达到增效，通过现代高科技手段提高现代发电企业运行效率，减轻水电厂工人的劳动强度。