水轮发电机组常规过速保护系统设计与应用

田启彪　朱少琼

【摘要】本文介绍了常规过速保护系统的设备配置及系统原理，三级过速保护整定值及其作用回路。

【关键词】过速保护；转速整定值；事故配压阀。

1 前言

水轮发电机组过速保护系统主要用于防止机组过速事故对机组造成破坏，一般设置有三级过速保护，一级过速保护为电气保护，多作用于调速器停机回路，其转速整定值一般为1.15倍額定转速，即115%nr（nr为机组额定转速）；二级和三级过速保护整定值结合调节保证设计结果确定，二级过速保护亦为电气保护，多作用于事故配压阀，其整定值一般为140%nr到150%nr；三级过速保护为机械保护，多作用于事故配压阀，其整定值一般为150%nr到165%nr。

2 常规过速保护系统构成

常规过速保护系统一般由事故配压阀和过速保护装置组成，事故配压阀上装有一个先导电磁阀，用于接收转速信号器发来的电气信号，控制事故配压阀动作切换液压油路；过速保护装置由过速探测器和过速保护器组成，过速探测器随机组主轴一起旋转，一般安装在测速齿盘上，用于机组转速达到整定值时机械部件动作发生机械位移触碰过速保护器，过速保护器用于切换液压油路从而控制事故配压阀动作。

3 常规过速保护系统原理

正常情况下机组转速都是通过调速器实现自动控制的，过速保护系统即是对调速器失效时的备用。其总体思路就是根据机组转速信号，避开调速器，直接操作压力油源关闭水轮机导叶切断水流，从而达到停机保护机组的目的。

常规过速保护系统原理图如下：

该系统动作流程为：

1）机组在额定转速以下运行时（开停机及正常运行时），事故配压阀两端压力相等，调速器主配压阀油路与导叶接力器油路相通，调速器主配压阀操作导叶的开启与关闭；

2）机组由于某种故障（例如事故甩负荷）导致转速升高至第一级过速保护整定值（115%nr）时，转速信号器发出电气信号给紧急停机电磁阀，紧急停机电磁阀动作使得调速器主配压阀动作切换液压油路，导叶关腔通过调速器主配压阀接通压力油，导叶开腔通过调速器主配压阀接通回油，导叶按整定的关闭规律关闭切断水流实现停机；

3）当机组事故甩负荷，而调速器主配压阀又拒动的情况下，机组转速继续升高至第二级过速保护整定值（140%nr～150%nr）时，转速信号器再次发出电气信号给事故配压阀上的先导电磁阀，先导电磁阀动作使得事故配压阀一端接通回油，事故配压阀在两端油压压差的作用下动作切换液压油路，使得导叶关腔直接接通压力油罐主出油口，导叶开腔直接接通油压装置回油箱，导叶按整定的关闭规律关闭切断水流实现停机；

4）当机组事故甩负荷，调速系统及过速保护系统失电的情况下，机组转速会持续升高，至第三级过速保护整定值（150%nr～165%nr）时，过速探测器在离心力的作用下动作，触动过速保护器，过速保护器动作切换液压油路，使得事故配压阀一端接通回油，事故配压阀在两端油压压差的作用下动作，同上3）完成剩余流程实现停机。

4 结语

从常规过速保护系统原理可以看出，其中的关键部件就是事故配压阀和过速保护装置，这两个部件也是该系统中最容易引起故障的部件，必须引起足够重视，因此常规过速保护系统中事故配压阀和过速保护装置应选用质量可靠、运行稳定的产品。如果这两个部件不可靠，事故配压阀既有可能阀芯漂移导致正常运行工况时的油路切换引起机组停机，也有可能卡死而在机组转速升高后不能动作；过速保护装置既有可能在正常稳定运行中误动作导致机组停机，也有可能机组转速升高后不能动作，达不到保护机组的目的。