机组突增负荷缺陷分析与处理

邱灿华

摘 要：水电站调节系统故障，机组不能够正常稳定地发电，影响机组的安全运行，也影响了电站的经济效益。水电站调节系统工作环境差，连续工作时间长，许多部件需要长期稳定工作极易发生故障。实践表明，调节系统现场故障往往是电气、机械、液压问题交错重叠，外部和内部因素共同作用的结果。该文针对成屏一级水电站1#机组发生突增负荷不明原因的故障，从电气、机械、液压三方面出发，介绍了发生故障的过程及处理方法，并探讨和分析了故障的原因，提出了防范建议。

关键词：突增负荷 计算机监控系统 可编程微机调速器 导叶反馈传感器

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0048-01

浙江成屏水力发电有限责任公司成屏一级水电站位于遂昌县境内松荫溪上，总装机13 MW，年平均发电量2400 kWh。2012年12月完成扩容增效改造，次年1月份投产。

水电站计算机监控系统，采用分层分布式结构，模块化设计，以工业级计算机为上位机，以可编程逻辑控制器、微机保护装置、微机测控装置等构成现地控制单元。

其中1#机组容量为8 MW，使用可编程微机调速器。调速器其PLC采用德国SIEMENS公司生产的S7-200系列为其控制硬件主体，并采用WEINVIEW的触摸屏作为该调速器的主要操作和显示平台。接力器控制部分由手自动切换阀、事故停机电磁阀、手动操作阀、压力继电器、电液比例阀、液控单向阀、节流阀、锁定电磁阀、接力器反馈电位器等组成。电液比例阀的输出流量的大小与输入的电气控制信号的电流成比例，而流量的方向取决于电气控制的电流输入信号是加在电液比例阀的开启还是关闭线圈的输入端，从而把电气控制信号转换成流量信号，实现对接力器进行比例方向控制。接力器反馈电位器是一个精密耐磨电位器，用于将接力器的位移转换成相应的电气信号，反馈至电气部分，以实现闭环控制。

1 故障发生过程

2013年1月8日，1#机组满负荷运行（有功8122 kW，无功2312 kW。23时左右，运行人员突然觉得中控室噪音降低，观察监控主机上负荷有功10023 kW，无功2355 kW。运行值长立刻手动发减负荷命令，将负荷减回8 MW左右后，机组运行正常。查监控有功出力曲线，有功从8122 kW突跳至10023 kW，查导叶开度曲线，导叶开度从63%增加至70%。停机后，重新自动开机并网，带负荷至8000 kW，运行正常。未能引起足够重视。2013年1月15日，22时45分，又发生了相同情况。多方检查，查不出原因。

2 故障分析

由于是软故障，即故障现象会自动消失，不会一直保持，不能明显发现故障点。经与监控厂家和调速器厂家讨论分析后，认为与机组超负荷有关，其可能性包括下面两部分。

2.1 监控部分

PLC程序存在问题，引起误调节。与此相关的程序功率调节子程序。开关量输出继电器接点有粘连等。

2.2 调速器部分

（1）可编程PLC程序问题（该型号调速器在本地区其它电站运行投产两年，运行正常，故可排除这点）。

（2）反馈信号输入出现异常，包括机组频率、导叶位置反馈。

（3）控制输出部分有异常，包括调速器功率输出模块，比例阀等。

（4）调节参数设置不正确。

（5）机械部分，比如比例阀出现卡阻。

3 处理过程

针对以上分析，以及前后故障对比，我们处理过程是这样的：

3.1 2013年1月8日发生超负荷后的处理过程。

根据以上分析，我们对监控系统与调速器系统进行了全面检查。在监控部分，对增减开度输出继电器进行检查，未发现问题。由于运行部门反映功率调节功能投入后，接力器摆动大，调节频繁，与监控厂家商议后，退出了监控并网后参与有功调节的程序：功率调节子程序。又与调速厂家咨询，厂家建议由于附近有钢铁厂，谐波影响大，建议将调速死增大。联系电力调度所，经同意后，将调速死区由0.2 HZ修改为 0.3 HZ。经上述处理后，2013年1月15日21时，相同故障又发生，所以可排除监控系统的原因。

3.2 2013年1月15日故障发生后处理过程

怀疑调速器电液比例阀发卡，引起接力器误动。拆出电液比例阀进行了清洗，活塞进行了修磨，同时对电液系统的油滤网做了清洗工作。此后一个多月未发生该故障。但在2013年3月22日该故障又再次发生。

3.3 2013年3月22日故障发生后处理过程

故障发生后，迅速联系调速器厂家到现场配合进行处理。调速器厂家到现场后，对调速器进行了全面的检查。在做接力器静特性试验时，发现在导叶开度60%以上严重非线性，最大只能加到86%，此时对应行程为65.4 cm。见表1。

测量导叶传感器供电电压时为12V，导叶传感器电源额定电压应为24V。更改接线后，重新做接力器静特性试验，线性良好。见表2。

原来，该型号调速器为适应不同型号的导叶反馈传感器，提供了两路导叶反馈传感器电源，一路为15 V经可调电位器输出（一般为10～15 V，适用于电位器式导叶传感器）的电源，一路为24 V（适用于0～10 V或0～20 ma输出的位移传感器）。由于调速器厂家和提供导叶传感器厂家不是同一厂家，提供导叶传感器的厂家提供的是0～20 ma输出的位移传感器，调速器厂家外部接线为15V经可调电位器输出的电源。另外，安装单位未能做接力器静特性试验也是个原因。

经此改动后，机组运行6个多月来均未发生该故障。

4 结语

这次机组突增负荷故障，由于是软故障，且故障牵涉设备多，检修人员对设备不是很了解，给缺陷的消除带来了一定的困难，处理时间达3个多月，但也是本厂人员一个很好的熟悉新设备，了解新设备的好机会。总结此次故障处理的全过程，对于这类故障的处理，必须注意：（1）尽可能收集到现场的所有故障信息；（2）除现场的故障分析外，还要注重装置的图纸分析；（3）采购设备时，要做好厂家与厂家的协调，明确各设备接口及参数配置；（4）设备安装时要做好设备的监督验收工作；（5）要做好设备的投产验收的技术管理工作。

参考文献

[1] 郭中槂.中小型水轮机调速器的使用与维护[M].北京：中国水利电力出版社，1983.

[2] 程远楚，张江滨.水轮机自动调节[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

[3] 徐金寿，张仁贡.水电站计算机监控技术与应用[M].杭州：浙江科学技术出版社，2007.endprint