纯机械过速保护装置在水电厂的安装与应用

刘飞飞，黄雪珺

(安康水力发电厂，陕西 安康 725000)

纯机械过速保护装置在水电厂的安装与应用

刘飞飞，黄雪珺

(安康水力发电厂，陕西 安康 725000)

介绍了某水电厂安装TURAB纯机械过速保护装置的必要性，阐述了TURAB纯机械过速保护装置的工作原理及其安装要点、应用与维护情况，并指出当水轮机组转速持续上升而调速器调速失灵时，在电气元器件本身故障或电厂交直流电源因故障而消失等极端情况下，纯机械过速保护装置能够准确动作，关闭导水机构限制机组转速，为电厂安全生产提供保障。

纯机械过速保护；水电站；安装；应用

0 引言

某水电厂是一座以发电为主，兼有航运、防洪、养殖、旅游等综合效益的大型水电枢纽工程，是陕西省最大的水电厂，隶属于国网陕西省电力公司。该水电厂装有4台单机容量为200 MW的国产水轮发电机组，总装机容量800 MW,设计年发电量28.57亿kWh。该水电厂于1975年筹建，1990年12月首台机组投产发电，1992年12月4台机组全部并网发电，1998年12月工程全部完工。

水电厂调速系统通过调节导叶开度控制过水流量的大小，从而实现对机组转速的调整。当机组转速持续上升而调速器调速失灵时，机组通过转速过速信号装置发出过速信号，电气过速保护装置动作操作事故配压阀关闭导水机构，从而使机组停机。但针对电气元器件本身发生故障或者电厂交直流电源因故障而消失的情况，从2015年开始，该水电厂结合机组检修对全厂4台机组加装瑞典图拉博(TURAB)纯机械过速保护器，防止电气过速保护无法动作时发生机组飞逸事故，保证机组运行和水电厂安全生产。

1 新装纯机械过速保护装置的必要性

该水电厂水轮发电机组自1990年12月投入运行以来，一直未安装纯机械过速保护装置，机组过速保护系统主要依赖电气信号实现保护功能。即由电气转速信号装置发出过速信号给机组LCU，机组LCU再发出电气执行信号给紧急停机阀和过速限制器，驱动液压回路关闭导叶。在此过程中，众多电子、电气元件参与过速保护，不论哪个环节出现故障，都不能可靠保证机组紧急停机。纯机械过速保护装置没有任何电子或电气设备，具有较高的可靠性，同时与电气过速保护装置形成互补，能够确保万无一失。

为了限制水轮机过速，加装的纯机械过速保护装置提供了最安全、可靠的保护屏障，极大降低了机组运行的安全风险。

2 TURAB纯机械过速保护装置的工作原理

TURAB纯机械过速保护装置结构如图1所示，2个半法兰圆环安装在水轮机主轴上(主轴不需要为此进行特别加工)，过速摆(不锈钢制，安装在黄铜制的套筒内)安装在半法兰圆环之间，液压阀与过速摆外侧半法兰圆环之间的径向距离为d。当水轮机转速增大时，受离心力增大的影响，安装在水轮机主轴紧固圈(该紧固圈由2个半法兰圆环经8颗M16螺栓连接组成)的过速摆中的柱塞发生径向位移；当转速增大到过速保护设定值，由于电站系统(电气/电子)故障导致导叶不动作时，过速摆中的柱塞会由于径向位移大于d而触动液压阀，液压阀动作切断过速限制装置与主配压阀之间的压力油路(小流量)，从而使得过速限制装置动作，直接把大流量的压力油引入导叶接力器的关闭腔，使导叶迅速关闭，起到对水轮机过速保护的作用，防止因转速过度升高对机组造成损害。

3 TURAB纯机械过速保护装置的安装和试验

3.1 安装要点

该水电厂纯机械过速保护装置安装在水车室水导轴承上侧，水轮机发电机连接上法兰面1 m处。纯机械液压过速保护系统所配焊管路采用紫铜管，焊接后应清理干净并进行探伤检查。对配制的管路进行1.5倍额定压力、30 min耐压试验。试验合格条件为：压力无下降、无渗漏、无可见的异常变形，试验过程中无异常响声。

该水电厂的纯机械过速保护装置安装技术规范如表1所示。

表1 水电厂纯机械过速保护装置技术规范

TURAB纯机械过速保护装置的安装结构，如图1所示。

图1 TURAB纯机械过速保护装置结构示意

(1) 安装前，必须保证安装在主轴上的紧固圈平面与水轮机主轴垂直。因本机组没有止口，可采取安装前先在主轴上画线等方法。

(2) 安装液压阀支架及液压阀时，其安装螺栓不要完全紧固，便于后面调整。安装时要求液压阀中心高度与过速摆柱塞在同一高度，同时液压阀轴线与主轴中心线重合，如图2所示。

图2 TURAB纯机械过速保护装置安装效果示意

(3) 确保过速摆正对液压阀触动臂，交替紧固连接2个半法兰圆环的8颗螺栓，要求最后每颗螺栓紧固力矩均为120 N·m。

(4) 使用专用塞尺检查，并确保液压阀触动臂与过速摆柱塞之间径向间距为3.0 mm，之后紧固液压阀安装螺栓。注意在测量安装间距时，要保证过速摆正对液压阀触动臂。

(5) 机组安装纯机械过速保护装置后，主轴对装置安装板基础之间的绝缘不小于0.5 MΩ。

(6) 全部安装后手动触动液压阀触动臂，以确认系统液压油管路连接正确。

3.2 厂内试验

2016年1月至3月，该水电厂先后对4台机组进行纯机械液压过速保护装置现场试验，试验数据如表2所示。

表2 纯机械液压过速保护装置现场试验数据

试验过程中，TURAB纯机械液压过速保护装置动作正常，动作时长1 s，过速保护装置现场真机试验满足正在报批的能源行业标准。分析试验数据，可得TURAB纯机械液压过速保护装置动作值与整定值误差均小于1 %，说明保护动作值可靠、准确。

4 TURAB纯机械过速保护装置的运行维护

(1) 在运行中发生过速保护器动作停机后，在机组重新启动前应手动复位液压阀，检查并确认液压阀触动臂与过速摆的间距为3.0 mm时，方可重新投入使用，不需要校验或整定。

(2) 因机组大修等原因造成拆卸过速保护器的，在按照TURAB过速保护器的安装说明书要求重新安装好后，保护动作值不需要进行重新校验或整定，但必须进行纯机械过速保护传动试验，即转速超过140 % ne纯机械过速保护应正确可靠动作，方可投运。

(3) 切记不能往过速摆中注入润滑油或油脂，严禁在没有厂家技术人员指导的情况下拆卸调整过速摆。

(4) 每年机组停机维护时，均要求对连接半法兰圆环的8颗M16螺栓紧固力矩进行检查，确保每颗螺栓在螺母上的紧固力矩为120 N·m。

(5) 机组年度检修时，手动触动液压阀触动臂，以检测液压阀及液压系统及电气限位开关功能是否正常。

5 结束语

TURAB纯机械过速保护装置安装简便，运维简单，保护精度高，动作可靠，能在电气测速系统故障或电源故障和调速器失灵同时发生情况下，利用油压装置油压迅速地实现水轮发电机组停机，为水电站机组提供最后一道安全保护屏障，确保水轮发电机组运行安全。同时，随着该水电厂的自动化控制水平日益提高，该过速保护装置为水电厂实现无人值班(少人值守)奠定坚实的基础，具备广泛的推广应用价值。

1 何国勤，李正洪．机械液压过速保护系统在水电站中的应用[J]．水电自动化与大坝监测，2003，27(5)：40-41.

2 张西克，谷文涌，江 涛．泰山抽水蓄能电站机组过速保护系统的改造[J]．水电站机电技术，2017，40(3)：54-56.

国网浙江省电力公司全面启动2017年秋冬季安全大检查

2017-08-29，国网浙江省电力公司全面启动2017年秋冬季安全大检查，检查各基层单位对上级要求落实情况，及时发现并消除安全隐患，切实抓好秋检预试、大修改造等安全生产工作，进一步提升电网健康水平。

据悉，为了确保本次秋冬季安全大检查工作取得实效，国网浙江电力提前部署，要求各专业机构、运维站结合电网迎峰度夏、专业化安全查评、电气火灾综合治理、重要活动保电等专项行动，深入开展自查自纠工作，做到“过程可追溯、结果可核查、责任可追究”。同时，国网浙江电力还组建8个安全检查组，高标准、严要求对各基层单位开展安全督查工作。

本次检查重点围绕依法依规治安、安全管理、电网运行、设备运维、检修作业、信息通信、消防通信、应急保电等8个方面。安全自查过程中，国网浙江电力各专业机构、运维站对今年春查中发现的问题和迎峰度夏高负荷期间发现的隐患与缺陷进行重点复查。在督查阶段，检查组通过现场检查、座谈等方式，全面排查各基层单位安全隐患，现场提出整改要求和建议。

针对本次检查中发现的问题，国网浙江电力将逐条登记建档，制定整改措施，明确整改期限和责任人，并做好过程监督，确保浙江500 kV及以上电力主网安全稳定运行。

（来源：国网浙江省电力公司网站 2017-08-31）

2016-12-02；

2017-04-18。

刘飞飞(1992—)，男，助理工程师，主要从事水电厂生产运行工作，email：609761264@qq.com。

黄雪珺(1992—)，女，助理工程师，主要从事水电厂高压试验工作。