小型水电机组启动试运行试验简述

唐志强

(中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，昆明 650032)



小型水电机组启动试运行试验简述

唐志强

(中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，昆明 650032)

本文以惠州抽水蓄能电站附属马尿寨小型水电机组为例，主要介绍小型水电机组启动试运行试验，为以后类似小型水电机组启动试运行提供参考。

小型水电机组；启动试运行；试验

1 概述

马尿寨小型水电站为惠州抽水蓄能电站附属工程。电站水电机组相关信息如下:水轮机型号:ZDJP502-LJ-60，直径60 cm。水轮机为轴流定桨式，金属蜗壳，与发电机法兰连接。在额定水头11.2 m时，额定出力不小于178 kW。发电机型号:SF160-8/740，额定功率:160 kW；额定电压:400 V；额定电流:289 A；额定频率:50 Hz；额定功率因数:0.8；额定转速:750 r/min；相数:3相；绝缘等级:F级。

2 压力钢管及技术供水系统充水试验

2011年5月16日，压力钢管首次充水，打开检修旁通阀，对引水压力钢管充水，蝶阀以及连接部件无漏水现象。依次打开检修阀、旁通阀、蝶阀，蝶阀连接部位、顶盖及主轴密封无漏水现象。旁通阀打开时间14 S，关闭时间14 S；蝶阀打开时间30 S，关闭时间30 S，符合要求。开启技术供水增压泵，对主轴密封和推力轴承冷却系统管路进行充水。技术供水进水压力约0.10 MPa，增压泵出口压力0.305 MPa，减压阀出口压力0.20 MPa，技术供水系统的供水压力按照设计要求调整为0.20 MPa。

3 机组启动和空转试验

3.1 机组首次启动至空转试验

5月17日，首次启机至空转，打开调速器液压阀，转速升到35%，发现发电机碳刷有异常响声，立即停机并处理异常。次日启机，机组转速逐渐升到50%，碳刷异常响声消失，稳定约10 min后，水导部位大轴的摆度为0.03 mm。转速升到75%，水导部位大轴的摆度为0.05 mm，持续10 min后停机。至此，机组首次启机至空转成功。

3.2 额定转速下温升试验

5月19日15∶00启机至额定转速，进行温升试验，密切监视推力瓦、主轴密封的温度及水导、顶盖振动摆度。额定转速下推力瓦及主轴密封温升试验数据如表1所示，推力瓦温升曲线如图1所示，额定转速下转速机组振动摆度监测数据如表2所示。17∶40机组升到额定转速的140%，检测机组过速停机、关导叶和进水阀，并检测下导、水导的振动。

表1 额定转速下推力瓦及主轴密封温升试验数据(时间:2011-05-19)Tab.1 The thrust tile and the spindle seal temperature rise test data under rated speed (time: May 19, 2011)

图1 推力瓦温升曲线图Fig.1 Thrust tile temperature rise curve

表2 额定转速下转速机组振动摆度监测数据Tab.2 The speed unit vibration swing monitoring data under rated speed

3.3 115% 过速试验

5月19日14:00在额定转速下运行75 min后推力瓦温度稳定。继续运行到17∶30完成额定转速下温升试验后，进行过速试验，检测115%过速报警信号，信号动作正确。推力瓦及主轴密封温度如表3所示，水导振动摆度、发电机本体及下机架的振动如表4所示。

表3 115%过速时温度监测数据Tab.3 115% over-speed temperature monitoring data

表4 振动摆度监测Tab.4 Vibration swing monitoring

3.4 140%过速试验

5月19日17∶40机组升到额定转速的140%，继续对机组进行140%过速试验，检测机组过速停机、关导叶和进水阀，并在140%过速时监测发电机基座的振动如表5所示。140%过速动作于停机。

表5 温度监测数据Tab.5 Temperature monitoring data

3.5 短路试验

5月20日上午，启机前对发电机定子、转子进行绝缘测试，满足绝缘要求。在发电机出口断路器侧设置三相短路板，励磁变电源改为系统供电，励磁系统的PT采样电压改为系统电压。手动启机到额定转速，导叶开度42%，励磁工作于B通道电流调节模式，由手动增/减励磁，对发电机进行短路试验，升流到120%额定电流后，再返回。短路试验完成后，修改保护过流1段定值，改为30%Ie=86A，发电机电流升流到86A时保护动作于停机，关导叶、进水阀。

3.5.1 发电机短路特性试验

发电机短路特性试验数据如表6所示，发电机短路特性曲线如图2所示，发电机短路试验振动、摆度监测值如表7所示。

表6 发电机短路特性试验数据Tab.6 Generator short-circuit characteristic test data

图2 发电机短路特性曲线图Fig.2 Generator short circuit characteristic curve

表7 发电机短路试验振动、摆度监测值Tab.7 Generator short-circuit test vibration, swing monitoring value

3.5.2 发电机短路试验电流回路检查

发电机短路试验二次侧电流测试值如表8所示。

表8 发电机短路试验二次侧电流测试值Tab.8 Generator short-circuit test secondary side current test value

注: CT变比 400/5 Ie=289A (Ie发电机额定电流)

3.6 发电机空载特性试验

5月23日下午15∶35发电机启动前对发电机定子、转子进行绝缘测试。测试结果满足绝缘要求。启机到额定转速，导叶开度42%，励磁工作于B通道电流调节模式，由手动增/减励磁，对发电机进行升压试验，升压到120%额定电压，再返回。(因为励磁调节器最小只能调节到20%的额定电压，低于20%额定电压无法试验)。空载试验完成后，通过监控自动停机，关导叶、进水阀。空载试验推力瓦温升为39.2 ℃。

3.6.1 发电机空载特性试验

发电机空载特性试验数据如表9所示，发电机空载特性试验曲线如图3所示。

表9 发电机空载特性试验数据Tab.9 Generator no-load characteristics test data

图3 发电机空载特性试验曲线图Fig.3 Generator no-load characteristics test curve

3.6.2发电机空载特性试验电压回路检查

发电机空载特性试验二次侧电压回路电压检测值如表10所示。

表10 发电机空载特性试验二次侧电压回路电压检测值Tab.10 Generator no-load characteristic test secondary side voltage circuit voltage detection value

注: PT 变比 380/100=3.8 Ue=400 V

3.7 发电机空载励磁系统试验

励磁系统设置A/B两套调节装置，A通道为主用，B套为备用，A套为恒压调试方式，B套为主恒流调试方式，A套有故障时，自动切换到B套。第一，过电压限制。调整发电机电压到480 V时，保护动作，限制电压继续升高。第二，A通道软起励。起励时间设定1 S(外部直流电12 V通入转子绕组的时间)，自动起励到发电机电压为400 V时停止，励磁电流为73 A，励磁电压为17.3 V。第三，A通道电网跟踪。发电机电压自动跟踪电网电压，工作正常。第四，通道切换试验。A通道切换B通道，B通道切换A通道，工作正常，电压无波动。第五，B通道0起升压试验。发电机电压可以从20%Ue手动升压到120%Ue，工作正常。

3.8 调速器试验

参数设置:P=2.0 ，I=0.20，D=0.50，E=0.4%，bp=3.0%。放大倍数15；正向补偿限幅: 20.00，反向补偿限幅: 20.00；油泵启动油压14 MP，油泵停止油压16 MP；导叶打开时间21 S，导叶关闭时间7.7 S。调速器空载扰动试验±2%，±4%，调速器工作平稳。

4 机组并网、甩负荷试验

4.1 手动/自动、开/停机及并网试验

5月24日上位机分步依次开机到空转、空载、并网，启机成功。并网30 min，手动分步停机，分别操作跳发电机断路器、跳励磁开关、关调速器、关进水阀、关冷却水，停机成功。

4.2 50% 甩负荷试验

5月24日17∶10启机并网，带50%负荷，P=80 KW， Q=14.4KRVA，导叶开度61.4%，机组运行稳定后，按紧急停机按钮，甩50%负荷，发电机转速上升到833 rpm，为额定转速1.15倍。发电机50%负荷试验时振动、摆度监测值如表11所示。

表11 发电机50%负荷试验时振动、摆度监测值Tab.11 50% load test of generator vibration, swing monitoring value

4.3 发电机负载励磁系统试验

5月24日17:10启机并网，带50%负荷，P=80 KW， Q=14.4KRVA ，导叶开度61.4%。

第一，通道切换试验。A通道切换B通道，B通道切换A通道，工作正常，电压无波动。第二，过流限制。5月25日9∶15开机，自动开机并网，带100%负荷，P=160.2 KW，Q=114.4 KRVA，COSφ=0.815，导叶开度61.4%。第三，UL=29.66 V ，IL=143.5 A。额定负荷下，励磁电流为145 A，过励磁整定为1.1倍，160 A过励保护动作正常。

4.4 100% 甩负荷试验

5月25日9∶15启机并网，带100%负荷，P=160.2 KW， Q=114.4 KRVA ，COSφ=0.815，导叶开度88.5%，10∶20机组运行稳定后，按紧急停机按钮，甩100%负荷，发电机转速上升到1 075 rpm，为额定转速的1.43倍。140%过速动作，机组停机，关球阀、导叶、跳励磁开关，发电机100%负荷试验时振动、摆度监测值如表12所示。

表12 发电机100%负荷试验时振动、摆度监测值Tab.12 100% load test of generator vibration, swing monitoring value

4.5 发电机负荷试验

5月24日启机并网，设定有功50%额定负荷，调整负荷调节参数，使负荷稳定在80 KW。设定负荷到80 KW(60 KVAR)→120 KW(90 KVAR)→160 KW(120 KVAR)→120 KW(90 KVAR)→80 KW(60 KVAR)。发电机负荷调整运行稳定。

4.6 发电机100%负荷温升试验

5月25日12∶45启机，带160 KW，无功120 KVAR进行温升试验，并记录100%负载下温升试验数据如表13、表14所示，绘制温升曲线如图4所示。

表13 100%负载下温升试验温度数据Tab.13 Temperature rise test temperature data under 100% load

表14 温升试验时振动、摆度监测值(发电机100%负荷3.5 h)Tab.14 The vibration, swing monitoring value under temperature rise test (generator under 100% load for 3.5 hours)

图4 温升曲线图Fig.4 Temperature rise curve chart

推力瓦温度为测温电阻测量值，发电机定子铁芯、主轴密封温度采用测温枪测量。带100%负荷运行3.5 h，推力瓦温度稳定在52.6 ℃，发电机定子铁芯温度稳定在60.6 ℃，主轴密封温度稳定在30.6 ℃。

5 72 h试运行

6月2日14∶00启机，14∶09带满负载，进入72 h试运行。应电厂要求，在进水压力钢管上安置超声波流量计，对机组流量进行实时观测，为电站的库容量估算提供计算数据。6月4日8∶25，机组出力P=96 kW，Q=58.4 kVAR，导叶开度=92%，水电机组运行了42 h 25 min，水位下降了约4 m，黑启动启机，对小水库进行补水。6月5日14∶10 机组运行满72 h。72 h试运行期间机组各部位温度、振动摆度、流量显示正常，机组转速750 r/min，最大流量6 433 m3/h ，最小流量4 568.35 m3/h，平均流量5 020 m3/h。72 h试运行主要数据如表15和表16所示。

表15 72 h试运行主要数据(一)Tab.15 The main data of 72 h trial operation (a)

表16 72 h试运行主要数据(二)Tab.16 The main data of 72 h trial operation (b)

6 结语

马尿寨小水电机组启动试运行至今，水电机组一直安全、稳定运行，为电网持续供电。各设备运行工况良好，说明水电机组启动试运行试验成功。

Brief introduction to trial operation of small hydropower station

TANG Zhi-qiang

(Electrical and Mechanical Installation Division, China Water Resources and Hydropower Engineering Corporation, Kunming 650032, China)

In this paper, taking the Huizhou Pumped Storage Power Station which is a small hydropower unit attached to Maliaosai as an example. It mainly introduces the trial operation of small hydropower generating units, which can provide reference for the future operation of small hydropower units.

Small hydropower unit; Trial operation; Test

2017-02-24

唐志强(1986-)，男，本科，助理工程师。

TV737

A

1674-8646(2017)08-0048-05