长湖水电厂过速保护系统改造

2016-07-20文兴全广东粤电长湖发电有限责任公司广东英德513021

水电站机电技术 2016年6期

文兴全（广东粤电长湖发电有限责任公司，广东英德 513021）

长湖水电厂过速保护系统改造

文兴全
（广东粤电长湖发电有限责任公司，广东英德 513021）

摘要：长湖水电厂机组过速保护系统运行多年，根据相关反措要求对照检查，发现系统存在影响机组安全运行的隐患，为了彻底消除安全隐患，同时提高过速保护系统各元器件动作的准确性、灵活性，使系统更加完善、可靠，电厂组织对过速保护系统进行了升级改造。本文对长湖水电厂原过速保护系统进行分析后，提出了详细的改造方案，并对改造效果进行了介绍，通过改造提高了过速保护系统的可靠性及动作的准确性，为行业中类似系统的改造提供了依据和参考。

关键词：过速保护；隐患；改造

1引言

俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站发生的重大恶性事故，电站几乎全毁，其电站的过速保护全部依赖电气过速保护是其中一个重要的原因，在全厂失电时，机组过速无法控制，必然酿成惨剧。长湖水电厂的机组是20世纪70年代初期投产发电的，为轴流转桨式机组，其过速保护只设置了两级，且都为电气控制的保护，针对这一隐患，电厂对机组过速保护系统进行了升级改造，通过改造，提高了过速保护系统各元器件动作的准确性、灵活性，增加一套纯机械过速保护装置更是让机组过速保护系统更加完善、可靠。

2长湖水电厂原过速保护系统介绍

2.1系统构成及动作原理

电厂原过速保护系统由调速器、油阀、事故配压阀、分段关闭装置、快速闸门、测速元件、电磁阀、相关控制回路和逻辑等组成。系统设有115%额定转速+主配压阀拒动构成的一级保护，146%额定转速为二级保护，过速保护动作流程如图1、图2所示，过速保护液压系统原理如图3所示，当转速达到115%额定转速且主配压阀拒动时，机组现地控制单元（LCU）继电器动作，使图3中的事故电磁阀动作，油阀操作油失压动作，进而使事故配压阀动作，压力油不经过调速器直接进入导叶接力器关腔使导叶关闭；当转速达到146%额定转速时，机组现地控制单元（LCU）直接动作调速器紧急停机电磁阀、事故电磁阀、落进水口快速闸门，实现机组快速关机以达到控制机组过速的目的。

图1一级过速保护动作流程图

2.2系统存在的安全隐患

（1）原过速保护系统都属于电气过速保护，所有指令的执行都必须是在有电的前提下才能完成。万一机组甩负荷过程中又有全厂失电事故发生，此时

图2二级过速保护动作流程图

（2）由图3可看出，原过速保护系统中事故配压阀、油阀的作用非常关键，其动作的准确性、灵活性直接影响到过速保护最终能否成功执行。电厂在改造前的几次检修中发现，事故配压阀及油阀在经过长时间运行、多次的检修后，其动作的准确性及灵活性有所下降，有几次的试验中发现事故配压阀动作偏慢，且不能正常复归，这种隐患也是致命的。

图3原过速保护系统动作液压系统图

3改造方案确定

3.1总体方案

为了消除原过速保护系统所存在的安全隐患，①保留原电气过速保护外，还须加装一套纯机械过速保护装置，该装置要能保证在全厂失电的情况下仍然可以通过其准确的动作事故配压阀，迅速切换油路操作导叶接力器关闭导叶，从而使机组过速得到控制。②将原压差活塞式事故配压阀进行改造，选用技术成熟、功能先进、动作准确，同时又能与纯机械过速装置完美兼容的过速保护设备。改造后的新过速保护系统除了保留有原一级、二级过速保护功能外，还增加了三级纯机械过速保护（动作流程见图4），新系统液压操作原理见图5。

图4三级过速保护动作流程图

图5新过速保护系统动作液压系统图

3.2加装纯机械过速保护装置

我们选用了国内投运较多的图拉博（TURAB）纯机械过速保装置，该装置主要由安装在主轴上的紧固圈、过速摆和液压换向阀组成。过速摆安装在两个半圆法兰紧固圈之间，过速摆内的柱塞安装在黄铜腔室内，由带预紧力的弹簧来完成过速保护动作的触发，当机组转速增加到151%额定转速时［1］，过速摆中的柱塞会随着转速增加（离心力增加）从黄铜腔室中压缩弹簧而伸出，从而触动液压换向阀的触动臂，触动臂的动作使油路切换，使机械过速切换阀直接动作（相当于事故电磁阀动作）事故配压阀，即实现了关闭机组导叶功能。

3.3更换事故配压阀及分段关闭装置

由于原压差活塞式事故配压阀使用已超过40年，检修试验时会出现动作不灵活的缺陷，且该配压阀不能与新加装的纯机械过速保护装置直接兼容。为此，我们选用了一款国内自主设计的事故配压阀及分段关闭装置组合阀（简称“组合阀”），该装置运用了液压集成插装控制技术，为锻钢件的集成块式结构，其具备了原事故配压阀和分段关闭装置（图3中的节流阀）这两种装置的功能。

4改造效果

新组合阀、纯机械过速保护装置完成现场安装后，我们按照技术要求做了开机、关机、零点漂移、一级过速、二级过速、三级过速等一系列的静态（蜗壳未充水）试验，试验证明本次新装的组合阀及纯机械过速保护装置均能准确、灵活动作，能起到应有的保护作用。

改造后机组带负荷试验时，为了验证本次新加装设备的性能，我们又做了一、二级电气过速动作试验，进一步验证组合阀的动作情况，通过试验发现组合阀均能按照预期准确动作。受现场条件限制，没有让机组过速至151%额定转速来验证过速摆内的柱塞能否弹出，只是人为动作液压换向阀的触动臂来验证能否动作事故配压阀关机，试验结果也达到了预期。