邢台县增效扩容水电站试运行及建议

2015-02-24郝金贵

小水电 2015年1期

关键词：水轮机合闸水电站

郝金贵

邢台县增效扩容水电站试运行及建议

郝金贵

（邢台县水力发电总站，河北邢台054001）

农村水电站的增效扩容改造都是在老旧电站基础上进行的，其设备安装、调整以及试运行都有别于新建电站。邢台县在增效扩容水电站试运行中，重视试运行准备工作，使各增效扩容水电站的试运行能顺利进行，并对试运行过程中存在的问题提出了建议。

水电站；增效扩容；试运行；建议

河北省农村水电站的增效扩容改造工作正在紧张进行中。邢台县农村水电站增效扩容改造项目有2个，现都已试运行完毕。农村水电站增效扩容改造都是在老旧电站基础上进行，它的设备安装、定值调整以及试运行都有别于新建电站。

1 概述

1.1 基本情况

邢台县水电站增效扩容项目有野沟门水电站和石相河水电站。其中，野沟门水电站装机容量3× 250kW，水轮机型号为HL260—WJ—50，发电机出口电压0.4kV，为坝后式电站；石相河水电站装机容量2×500kW，水轮机型号为HL110—WJ—60，发电机出口电压6.3kV，为渠道引水式电站。增效扩容改造内容主要有户外变电站、发电机电压设备、发电机励磁、控制屏、水轮机轴承、水轮机转轮、调速器等改造，并新增计算机监控系统。

1.2 试运行准备

野沟门水电站和石相河水电站增效扩容改造工程自2014年3月开始，到2014年7月初，完成了全部改造项目。在试运行准备工作中，我们在所有设备制造质量、安装质量合格的基础上，重点进行了三项准备工作：一是首先成立了试运行领导小组，小组成员进行岗位分工，明确责任；二是制定了试运行方案，确定各个设备的试运行项目和方法；三是参加试运行的人员都经过了厂家现场培训，达到基本熟悉和掌握新设备的操作技能水平。

1.3 试运行

2014年7月12日至7月16日，8月23日至9月3日，试运行领导小组利用野沟门水库向下游水库调水的机会，对2座电站进行放水调试和试运行。

试运行方案和内项目按照电站设计和招标合同对设备性能和功能的要求进行。

试运行分两个阶段：第一阶段是静态试运行，主要是静止电气设备的送电试验，如变压器的充电、空载试验，发电电压设备的送电试验；自动化屏和自动调速器程序设置、参数输入，以及各个设备间在静态情况下的联动试验等。第二阶段是动态试运行，主要是水轮机组的空转、空载、带负荷、负荷调整、解列、停机、监控等试运行。在此阶段的试运行中，主要检验各自动化设备程序运行的正确性、可靠性和安全性；在程序运行正确、可靠的情况下，进行72h试运转。

2座电站在2次试运行中，其静止电气设备运行正常；自动化设备和计算机监控系统各个程序运行正常；通过对改造转轮在不同流量下的出力与原转轮运行出力记录比较，改造转轮与原转轮在相同工况下出力达到设计要求；水轮机轴承温升和运转声音正常。从2座电站的试运行情况看，基本达到预期目的。

2 建议

2.1 重视改造设备和原有设备的配合

野沟门水电站水轮机改造中，保留了蜗壳、导水叶和尾水部分，对其余部分进行改造。在旧设备拆除前，中标厂家在现场进行了实际测量，目的就是为了在新设备就位时，能够和原有设备很好的对接。但在新设备就位时仍出现了地脚错位、水轮机大轴高程和发电机轴高程偏差等问题。分析原因，一是现场测量不准确，误差大；二是原有设备在过去安装过程中存在误差，使各台设备位置数据不一致。在改造过程中，我们要求厂家按规程进行了纠偏。

电站的安全运行取决于3个因素：一是设备的制造质量，二是设备安装质量，三是运行管理。设备的制造质量取决于厂家实力，优良的设备安装质量和严格的运行管理则是通过我们的主观努力而能够做到的。增效扩容水电站改造，基本不是全部设备更换，而是关键部件改造。新设备和原有设备对接时，要特别注意像野沟门水电站出现的这样或那样的问题，不给设备安全运行留下隐患。

2.2 一些保护定值的确定

增效扩容水电站的设计往往缺少短路电流计算、继电保护整定计算以及调节保证计算等，在试运行确定这些整定参数时，一般都参考原设计。增效扩容水电站都是在老水电站基础上进行的，因此，参考原设计也是可以的；但是，从安全运行角度考虑，整定值确定要适当保守些。保护整定值主要有继电保护整定和水轮机关闭时间确定。在继电保护整定上，2座增效扩容水电站原继电保护有电流速断、过电流、过负荷、过电压保护。新的自动化设备内在程序的电流保护有过电流、过负荷保护，没有电流速断保护。经过考虑，取消了电流速断保护，将过电流有时限保护整定为过电流无时限保护。无论电流速断保护和过电流保护，都是因为发电机内部或者发电机外部发生了故障，只是故障类型和严重程度不同。按照电网三级安全保护要求，不管什么故障，都需要尽快地切除故障设备，以保护系统稳定和安全。从农村小水电作用和定位考虑，其保护也不要求大而全，只要能快速地切除故障，保护设置越简单越好。我们将过电流有时限保护整定为过电流无时限保护，这样更能反应和快速切除各种电流故障。按规定过电压保护的整定倍数为1.5倍额定电压，由于小电站的发电机绝缘级别都较低，或者发电机运行时间较长，绝缘水平有所降低，因此，整定倍数为1.5倍额定电压对小发电机是有一定风险的。我们通常是将整定倍数定为1.1～1.25倍。水轮机关闭时间是在进行了调节保证计算后确定的，它兼顾了电站水锤上升值和机组速率上升值都在符合要求范围内。增效扩容水电站的技改一般没有进行压力管道改造，其压力管道在经过几十年的运行后，强度有可能降低，也有的小水电站技改前没有自动调速器，开关机全靠手动。因此，水轮机的关闭时间要考虑压力管道运行安全。石相河水电站原设计水轮机关闭时间为5s，此次技改经试验定为7.5s，实测转速上升率为53%，低于60%，但水锤压力比计算值降低7.5m，间接保证了压力管道安全。

增效扩容水电站新老设备都有，从农村水电站的定位和安全运行角度出发，一些保护定值的确定应适当保守些。

2.3 自动化设备间参数的配合

水电站的增效扩容改造使电站的技术水平不止上了一个等级。自动化设备都是按照“无人值班”或“少人值守”设计，但不同的自动化设备来自不同的厂家，各个厂家的自动化设备参数要相互对接、配合，各自动化设备参数配合以及和水轮机组运行配合的程度如何，直接影响到水电站的自动化运行水平。自动化设备之间的参数配合主要在一体化屏和调速器。在“开机到发电”程序或自动准同期程序，一体化微电脑要寻找和捕捉并网时机。如果两者的参数配合不好，一体化微电脑很难寻找和捕捉到并网时机，使并网时间很长，甚至捕捉不到并网机会。石相河水电站的2号机就曾出现这种情况，在多次调整和试验后，自动准同期程序在2min之内即可上网。

2.4 转角变压器的配备

石相河水电站的主变压器为Y／△结线。主变压器为Y／△结线时，因系统侧和发电机侧同期信号有30°相角差，因此，过去的设计中是在系统互感器侧或发电机互感器侧配备转角变压器。一体化控制屏本身有角度补偿功能，一般可以不考虑配备转角变压器。但是，一体化控制屏同期系统有自动准同期和手动准同期两个程序功能。在自动准同期程序中，其角度可以设置补偿；在手动准同期程序中，如果没有设置转角变压器，其角度得不到补偿，在进行手动同期操作时，就会产生非同期情况，产生较大冲击电流。所以，从便于在各种情况下运行和安全操作考虑，主变压器为Y／△结线电站，在同期回路最好还是配备转角变压器。

2.5 运行人员的思维转变

过去的常规自动化控制是有形的，无论是设备维护，还是保护整定，或是设备操作，运行人员在几十年的工作中，脑子中形成了固定思维。而现今的自动化设备改造，没有了看得见、摸得着的继电器和机械调速等设备，代之的是无形的微电脑计算控制。运行人员的思维如果还停留在过去的技术框框中，不了解新的技术原理，就不会适应新的运行要求。石相河水电站在第二次试运行前，仍然按照过去的习惯在开机前对主开关进行回路联动检验。检验时，在一体化屏或上位机进行合闸操作，主开关不动作；在高压柜上现地合闸，计算机监控显示调速器故障。因为不了解微电脑控制原理，现场运行人员一时找不出原因。在经过思考和讨论后，认识这种现象不是设备故障，而是计算机监控的一种程序控制。主开关合闸需要相应条件。在过去的主开关回路检验中，可以人为断开相应条件，单独进行主开关合闸检验；而在计算机监控下，主开关合闸的相应条件无法断开，这就拒绝了缺少条件的合闸操作，避免了非同期并列；这也是计算机监控的优势之一。因此，让运行人员尽快地学习新的知识，掌握新的运行技术，促进思维转变，是电站管理者当前的一项重要任务。

2.6 尽快修订制度和操作票

水电站的增效扩容改造使电站的现代化水平有了极大提高。要用好、管好新设备，一要树立新思维，学习新知识；二要修订制度，制定新的操作程序，用制度来规范和保证新设备的安全使用。现代化设备投入使用，其程序控制省去了原有的一些操作，但新设备投入也有一定条件，这就需要制定新的操作程序。“两票”、“三规”、“四制”是电站的基本安全管理制度，是杜绝“三违”的制度保证。新技术的学习和熟悉有一个过程，但制度的修订和新的操作票制定却是当务之急。可以利用厂家在电站调试期间，和各个厂家商讨设备的操作程序和使用条件，掌握新操作票制定的技术要求。