小湾水电站机组开机条件优化措施探讨

陈团军（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南　大理 675702）

小湾水电站机组开机条件优化措施探讨

陈团军
（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南大理 675702）

针对水电机组启停频繁的特点，对小湾电站开机控制规律进行了深入探讨。研究了各种参数及机组开机规律，对机组开机流程启动源进行了完善并提出优化措施，对部分自动化元器件加入冗余判断，提高了流程判断测点的科学性和机组开机条件判断及过程的可靠性，机组自动开机成功率不断提高。

机组自动开机；开机逻辑条件；优化措施；小湾水电站

小湾水电站位于云南省凤庆县与南涧县交界的澜沧江上，电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，系澜沧江中下游河段梯级开发的第2级电站和龙头水库，电站水库的库容约150亿m3。电站装机容量6×700 MW，是目前700 MW水轮机当中水头最高（251 m）的水轮机。

2009年小湾水电站首台机组投产发电运行，自2012年以来，小湾水电厂倡导推行“无人值班、少人值守”模式，通过不断对电站机组开机流程启动源进行完善和提出优化措施，对部分自动化元器件加入冗余判断，提高流程判断测点的科学性，提高机组开机条件判断及过程的严密可靠，不断提高机组自动开机成功率。本文总结了历年机组开机流程启动源完善情况及优化措施。

1　自动开机条件流程简介

机组自动开机（停机态至发电态）分为中控室上位机操作员站和机组现地监控系统LCU两部分。从自动开机的流程来看，影响到开机成功率主要有开机满足条件、现地机组LCU运行情况、调试器系统、筒阀系统和励磁系统运行情况、发电机出口GCB隔离开关及同期装置的合闸回路等因素。为便于分析，把开机条件分为静态条件和动态条件。静态条件是指部分暂不会变化的信号，无需操作设备就已满足的一些条件，如满足条件中的各导轴承油位正常，各冷却水正常，制动风闸均已落下等；动态条件是指开机过程中需对设备进行操作的，如开机过程中成功合闸发电机出口GCB隔离开关、导叶接力器锁锭拔出、筒阀全开、调试器导叶受令调节、励磁系统正常建压、同期装置正常投入等。

2　开机静态条件优化措施

2.1各导轴承油槽油位状态判断逻辑优化

（1）修改原因。导轴承油槽磁翻板油位计由于机组主轴转动的离心力带动油槽油流甩动造成油位计卡塞或是信号端子松动等，机组停机后未复归，开机令下发，导轴承油槽油位异常，自动开机条件不满足，开机流程退出。

（2）原逻辑。各导轴承油槽油位正常判断只判断油位异常信号（开关量）不动作。

（3）修改后逻辑。冗余增设各导轴承油槽油位模拟量判断，油位正常判断条件为油位异常（开关量）不动作或油位模拟量在正常范围内与油位模拟量品质为好，提高了测点可靠性。

2.2各冷却水流量状态判断逻辑优化

（1）修改原因。因机组技术供水采用离心泵从尾水抽水供给，有时会出现尾水位在991 m高程，上导轴承安装在998 m高程，机组停机后上导轴承冷却水管路进气，开机令下发，技术供水泵启动后，由于上导轴承冷却管路需要排气，导致120 s内上导冷却水未上升至“流量低复归”所需流量，造成开机流程退出。

（2）原逻辑。各冷却水流量正常判断改为异常信号（开关量）不动作。

（3）修改后逻辑。冗余增设各冷却水流量正常判断改为流量异常信号（开关量）不动作或流量模拟量高于低限值，提高了测点可靠性。

2.3主轴密封水压力正常、水流量正常状态判断逻辑优化

（1）修改原因。主轴密封压力开关测压管路存在堵塞、压力开关针阀未开到位，造成主轴密封水投入不正常（水压力不正常、水流量不正常），辅机开启或退出不成功，开机流程报警、退出。

（2）原逻辑。主轴密封水压力正常、水流量正常异常信号（开关量）不动作。

（3）修改后逻辑。冗余增设主轴密封水压力正常、水流量正常异常信号（开关量）不动作或模拟量不越低限。

3　开机动态条件优化措施

3.1筒阀全开状态判断逻辑优化

（1）修改原因。机组开机过程，筒阀电气控制柜内开出至监控LCU柜的继电器公共端短接片松动，筒阀全开硬接点信号未上送到监控，监控系统报出筒阀未全开，开机流程退出；由于机组长时间停机，筒阀6个接力器无杆腔压力不均，筒阀动作时由于6个接力器动作行程偏差较大，筒阀发卡，停止动作。

（2）原逻辑。开机流程中设置筒阀未100%全开信号开关量；在关闭过程初始阶段（100%～97.5%开度）和开启过程初始阶段（0～2.5%），比例阀全开给接力器供油，分流器不投入运行。

（3）修改后逻辑。冗余增设筒阀未100%全开信号开关量或筒阀未100%全开信号模拟量；取消筒阀动作在关闭过程初始阶段（100%～97.5%开度）和开启过程初始阶段（0～2.5%），比例阀全开给接力器供油的小油路控制策略，直接接通主油路，比例阀投入调节，防止筒阀动作发卡。

3.2调试器导叶开限GV_Max_Limit赋值优化

（1）修改原因。调速器开机令发出后3 min内机组转速未上升到95%Ne，流程报警，启动停机流程。枯水期小湾库水位消落较快，水头下降后机组开机时间进一步增长，部分机组开机至95%转速时间延长至180 s左右，须及时修改调试器电柜上的人工设置水头与实际水头相匹配。调速器收到开机令后：①当频率小于45 Hz期间，导叶以0.25%/s的速率开启，最大开至1.4倍空载开度；②当频率在45～47.5 Hz期间，导叶给定为1.3倍空载开度；③当频率大于47.5 Hz后，经延时进入空载态，进行频率闭环控制。其中①、②阶段为开机态，全过程中设置一个导叶开限GV_Max_Limit（1.4倍空载开度）是在开机程序的初始化过程中执行，若修改调试器电柜上人工水头后未进行PLC复位操作，GV_ Max_Limit仍是上次复位后的值，不进行重新赋值，从而导致开机过程中导叶开限未能随水头变化而变化，造成开机过程中导叶开度受限，机组频率上升较慢，从监控系统下发调速器开机令180 s后机组最高转速升至94.7%，监控系统判定机组开机至空转（转速95%）未成功，开机流程退出，转停机流程。

（2）原逻辑。调试器导叶开限GV_Max_Limit赋值为1.4倍空载开度的过程在开机程序的初始化过程中执行。机组监控LCU开机流程中“开机至调速器”软延时时间180 s。

（3）修改后逻辑。调试器导叶开限GV_Max_ Limit赋值为1.4倍空载开度的过程在开机循环程序中执行，确保每次调用开机程序时该语句均被执行，且避免修改调试器电柜上人工水头后“导叶开限”在不复位PLC的情况下受设置水头控制。将机组监控LCU开机流程中“开机至调速器”软延时时间从180 s修改为300 s，适当增加转速上升时间裕度。

3.3调速器导叶接力器自动锁锭行程开关投入/退出状态判断逻辑优化

（1）修改原因。由于调速器导叶接力器自动锁锭本体结构、锁锭块偏移，锁锭位置指示杆旋转、晃动，以致导叶接力器自动锁行程开关信号不能准确报出（实际锁锭块正确动作），造成监控收令锁锭不定态，开机条件不满足，开机流程退出。

（2）原逻辑。行程开关通过调速器导叶接力器自动锁锭位置指示杆动作测量锁锭块位置，行程开关通过信号回路开出锁锭“投入”和“退出”信号。

（3）修改后逻辑。冗余增设光电式无触点行程开关与原行程开关并联在一起，任一行程开关动作均能正确报出锁锭“投入”和“退出”信号，防止锁锭位置信号异常。

3.4导叶位移传感器控制程序逻辑优化

（1）修改原因。导叶位移传感器用于测量导叶位移，将导叶位移信号送至调试器电柜和机柜作闭环控制。位移传感器安装有2个，正常工作一个主用，另一个备用。从机组投产以来，接连出现导叶位移传感器滑块脱落，使调速器系统反馈失真；当导叶位移传感器滑块脱落时，程序无法判定导叶位移传感器故障，不能将备用传感器选择为主用。致使机组开机过速，开机失败，流程退出。

（2）原逻辑。导叶位移传感器滑块为接触式滑块；程序无法判定导叶位移传感器故障，不能将备用传感器选择为主用。

（3）修改后逻辑。将原来的接触式滑块改为悬浮式滑块，避免了由于机组在运行状态下因振动、摩擦，导致传感器滑块与导叶接力器之间的链接螺栓松动，造成滑块脱落；对调速器导叶位移程序进行修改，并传入PCC控制器，当主用导叶位移传感器故障，控制程序自动将备用传感器选择为主用。

3.5其他优化措施

（1）由于调速器系统与监控系统配合不当，调速器开机过程中导叶开度过大使机组频率升高较高，导致调速器调节过程中超调量大，机组频率调节稳定时间长。在同期启动时调速器频率未调节稳定，不能满足同期对频率偏差的要求，同期装置与调速器系统同时作用对机组频率进行调节，导致超调量大，同期超时退出，机组同期并网不成功。故为了减小开机过程中导叶开限，在监控开机流程中同期投入点延后，在调速器频率稳定后再投同期装置，由180 s修改为300 s；同步修改投PT、选对象、启同期时间，提高开机成功率。

（2）取消500 kV 1～6号电缆开关站侧刀闸合闸位置判断条件，机组检修结束后首次启动自动开机空转时，电气部分检修安全措施尚未恢复，检修启动过程中需采取强制测点办法满足开机条件。从安全上分析，监控系统强制测点属解锁操作，除操作监护外没有任何防误闭锁措施，从减少操作风险角度考虑取消该测点。

（3）增加同期装置无故障和自准位置，发电机出口开关 GCB SF6气压低闭锁，发电机出口开关GCB分合闸线圈电源消失报警判断，在开机前将开机流程中需要用到的重要设备状态进行判断，提高开机成功率。

（4）因机组“停机态”已判断导叶全关和GCB分位，取消开机时导叶全关、GCB分位条件判断。

4　结语

影响开机成功因素有许多，熟悉并掌握自动开机流程，掌握每个信号源、每条回路接线情况，就可用在较短时间内及时消除开机过程中的故障，从而提高机组自动开机成功率。小湾水电站机组运行过程中曾出现过一些机组自动开机不成功的现象，经分析查明原因后，不断的对机组自动开机满足条件进行完善和措施优化，使流程中的各项条件更加科学、严密，机组运行可靠性也不断提高，确保了自动开机的操作顺利。

［1］郭文涛.水轮发电机组自动开机优化措施［C］//2012年江西省电机工程学会年会论文集.南昌：江西省电机工程学会，2012：184-186.

［2］李春露，杨建彬，陈映喜.小湾电厂无人值班整改1～6号机组监控侧逻辑实施配合方案［R］.大理：华能小湾水电厂，2014.

［3］卢凤磊，柯文俊，等.小湾电厂异常处理汇编手册［R］.大理：华能小湾水电厂，2013.

（责任编辑王琪）

Discussion on Starting Optimization of Hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station

CHEN Tuanjun
（Huaneng Hydro Lancang Xiaowan Hydropower Plant，Dali 675702，Yunnan，China）

The starting and shut-down of hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station is frequent.The laws of starting and shut-down controls for the hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station are studied.By studying the parameters and laws of starting and shut-down，the starting process sources are improved and optimized and some automation components are added with redundancy judgment.These optimizations improve the scientific judgment of starting and shut-down process and the reliability of starting condition judgment，and continuously improve the success rate of unit automatic starting.

automatic starting of unit；starting logic condition；optimization；Xiaowan Hydropower Station

TM312.1（274）

A

0559-9342（2015）10-0018-03

2015-07-29

陈团军（1983—），男，云南大理人，工程师，主要从事水电站运行维护管理工作.