水电站微机调速器跟踪功能缺陷处理

周宏伟，余建军

(四川水利职业技术学院， 四川 都江堰 611830)



水电站微机调速器跟踪功能缺陷处理

周宏伟，余建军

(四川水利职业技术学院， 四川 都江堰 611830)

小型水电站微机调速器的网频跟踪功能和微机励磁装置的网压跟踪功能在特殊情况下会造成机组过速和过电压保护动作而引起事故停机，并可能带来厂用电中断的严重后患，针对上述缺陷提出了具体处理方案。图1幅。

小水电站；调速器；励磁装置；网频跟踪；网压跟踪；处理

1 水轮发电机组的过速保护

为保证水电站的安全运行，我们为水电站的水轮发电机组设置了若干机械保护，其中就包括过速保护。过速保护的整定值为1.4ne(ne为机组的额定转速)，机组运行过程中当转速信号器检测到机组转速达到此值时，发机组紧急停机命令，作用于跳开发电机出口断路器，并灭磁、停机，同时还关闭机组前主阀或前池闸门。

机组的过速保护往往是因机组遇突然甩负荷而调速器来不及关闭导叶而使其动作。采用微机自动调速器的水电站在调速器和机组调试中均要求机组在甩100%负荷时，调速器能够可靠控制机组导叶使其关回空载位置，经几次减幅振荡后机组频率稳定于额定频率；除非导叶关闭受阻，或者调速器关机时间设定失误过长才会导致机组过速保护动作。

2 跟踪功能的缺陷

近年来，微机调速器在水电站大量使用，其具有反应速度快、调节可靠方便、灵敏度高等优点而得到业界普遍肯定。微机调速器有一种自动跟踪网频功能，在机组自动准同步并列时让待并机组自动跟踪系统频率，对加快机组并列过程确实取得了很好的效果；但就是这个自动跟踪网频功能的一个小小漏洞，却可能造成一场不小的麻烦。

图1 某小型水电站电气主接线示意

图1为某小型水电站的电气主接线(见图1)，以1号发电机组1G为例，其配套的微机调速器采用残压测频的方式，即机组本身(待并机)的测频电压取自机端电压互感器TV1，而自动跟踪系统频率的测频电压取自发电机6.3 kV母线电压互感器TV2。机组正常开机并列时系统(母线)电压、频率正常，待并机在调速器自动跟踪网频功能下迅速调整本机频率，自动、快速、准确地并入系统。正常运行过程中发电机如因故保护动作跳闸，此时系统电压的频率仍然正常，机端电压频率随发电机断路器跳闸而迅速增高，调速器检测到机频和网频有较大偏差，依靠自身调节性能能够快速将机组关到空载额定频率，有效防止机组过速。

调试过程中做发电机甩负荷试验时一般也是在发电机出口断路器手动分闸来模拟事故，此时调速器如上述只要检测到机频和网频有偏差均能自动进行调整。然而一旦系统因故解列(上网线路对侧断路器跳闸或本站QF4跳闸)，或者上网线路断路器QF4因故障跳闸而发电机出口断路器QF1并未跳闸，则调速器所测机频TV1处、网频TV2处均同是发电机电压。当外界突甩负荷时调速器感受到的作为调节基准的“网频”电压由于与发电机是同一电压，频率也相应同时上升，网频和机频之间并无“频差”。故调速器不会关小导叶，调速器优良的调节性能反而让机组密切的跟踪“网频”，力图使发电机频率与“系统”保持一致从而继续开大导叶，最后导致该机组频率超过140%ne而紧急事故停机保护动作。此种分析也适用于2号发电机组2G。

与系统并列运行的水电站因系统解列或者上网线路开关因故跳闸，对机组来说均为突甩负荷，应由调速器调节性能保证机组导叶关回空载位置，保证机组维持空载额定电压，带厂用电负荷，维持水电站厂用电系统正常工作。待系统恢复，线路出口断路器一合闸即可向外送电，而不应该由于自动跟踪网频发展成机组过速，造成过速保护动作紧急停机的结果。

远方断路器跳闸后调速器的作用是关闭导叶，是使机组保持空载额定电压；而如果是过速保护动作紧急事故停机，则调速器紧急停机电磁阀动作强行完全关闭导叶使机组完全停下来且前池闸门落下，并且还要灭磁；这是两种完全不同的结果。若后者发生于汛期雷雨时刻(汛期雷雨时刻系统常常发生解列事故)，紧急停机使前池闸门落下机组不能发电也不能泄水；系统解列又不能倒送电保证厂用电，导致全厂厂用电中断，取水口泄洪闸门和前池闸门均不能提起，前池闸门不能提起则不能紧急开机恢复厂用电，汛期中断发电时取水口泄洪闸门不能提起可能出现非常危险的后果，甚至可能引起严重的堤坝溃决的重大灾难，应引起各水电站密切注意。

以上过速现象的分析也适用于励磁装置的自动跟踪网压造成的过电压现象，此处不赘述。

3 处理方案

(1)建议在微机调速器编制程序时，在自动跟踪网频时加入机组115%ne的限制条件，即机组转速达到115%ne时不再跟踪网频而转自动将机组关回空载，保持空载额定频率和额定电压即可。

(2)可在发电机出口装设功率变送器，测量本电站输出功率，当输出功率突变达到一定值时，可直接作用机组调速器转小网运行方式运行；当功率突变量很大时可直接作用调速器关闭导叶至空载，保证机组维持空载额定转速、额定电压运行而不作用事故停机。若电站为微机保护，可直接利用线路微机保护的功率保护动作后直接启动调速器进行前述动作而不必再装设功率变送器。

(3)上述针对微机调速器自动跟踪网频的功能可能在系统解列时引起不必要的机组过速保护动作的后果。同样的道理，微机型励磁装置的自动跟踪网压功能在系统解列或者远方跳闸时不能使发电机关回空载额定电压状态，而是可能造成发电机过电压保护动作而引起事故停机，同样会造成厂用电中断。

(4)近年很多小型农村水电站进行了增效扩容改造，普遍采用了微机调速器和微机励磁装置，调试时用机组出口断路器跳闸模拟机组解列事故调速器和励磁装置一般都能使机组从满载运行状态迅速关回空载额定电压状态，这样人们就误认为调速器和励磁装置调节性能满足要求了。投运不久遇到上述系统解列或者远方断路器跳闸发生发电机过速或者过压保护莫名其妙的动作往往就是这种原因，要请调速器和励磁装置生产厂家按照上述办法进行整改可解决此问题。

责任编辑 吴 昊

2016-08-30

周宏伟(1965-)，女，副教授，主要从事水利专业课程的教学工作。 E_mail：656285682@qq.com