水电站水轮发电机组运行中甩负荷危害及应对措施探讨

(陕西省水务集团旬阳水电开发有限公司，陕西 旬阳 725700)

1 水轮发电机组甩负荷现象及主要表现形式

电力系统因某种原因甩负荷或由于变电站开关事故跳闸，会造成运行机组突然脱离电网，瞬间发电机转速升高和机组声音异常，导致发电机出现过电压现象，这种现象就称为水轮发电机组甩负荷。

甩负荷事故发生后，由于机组获得的机械能无法转换成电能后输送出去，机组的动力矩大于阻力矩，导致机组转速迅速升高，引水管水压急剧上升。保护装置正常情况时，机组转速上升到某一最大值后，在调速器的控制下，导叶迅速关闭，机组转速逐渐下降，最后稳定在空载开度；在紧急停机电磁阀动作的情况下，导叶开度快速关闭至全关，转速开始下降，直至机组停机。

当系统发生故障致使发电机突然甩去全部负荷，此时调速器又有故障或大部分剪断销剪断使水轮机导叶不能及时关闭，则机组转速随对应开度升高超过额定转速，机组声音突变呈高速运转声，甚至达到飞逸转速，对机组造成严重破坏，即为通常所说的飞车事故。飞逸转速一般为额定转速的1.5～2.7倍。甩负荷后，机组转速升高，机端电压升高，引水管水压急剧上升，将影响机组设备和压力管道的安全。

水轮发电机组甩负荷现象的主要表现是：

(1)机组发出超速运转声；

(2)运行机组有功功率、无功功率、定子电流突然无指示，发电状态指示灯灭，出口断路器分闸；

(3)自动测控后台机遥信报警，显示器有红色事故窗口界面弹出，音响有低沉警示报警音；

(4)发电态指示灯灭，若线路跳闸将致厂用供电中断、无交流照明。

2 水轮发电机组甩负荷产生原因

(1)水轮发电机组发生水机、励磁或电气事故，保护动作，发电机出口断路器突然跳闸。

(2)机组调速器油压装置故障，事故低油压致紧急停机，发电机出口断路器跳闸。

(3)主变压器保护动作或线路故障，导致主变或线路断路器跳闸。

(4)电力系统故障导致线路开关跳闸等。

3 甩负荷超速运行产生的危害

1)转速升高，轴向推力变化 ，会引起一系列危险：(1)随着转速的升高和导叶开度的减小，轴向水推力可能会与转动部分重力相反，反方向的轴向力过大时会把机组抬起来，即水泵升力抬机；有时尾水管会出现负水锤，使转叶下面产生巨大的水锤压力，严重时也会把机组抬起来，称为反水锤抬机；(2)抬机发生后，转动部分上升较多，下降后镜板与推力瓦产生撞击，可能造成推力瓦损伤或镜板变形；(3)转子上升使正常运行时不接触的部分相碰撞，可能损坏部分部件，如导油盆破裂、碳刷剪断等现象。

2)发电机转动部件的离心力急剧增加，从而振动和摆度超过允许值，可能引起转动部分与静止部分的碰撞而使部件遭到破坏，如发电机转子失圆与定子发生碰撞，水轮机转轮与转轮室发生碰撞等。

3)可能会使导瓦、推力瓦损坏，某些固定连接螺栓松动或破断，尾水管产生裂纹，造成机组设备损坏。

4)如压力管道水压升高过大，可能造成蜗壳及管道受损或破裂。

4 甩负荷的应对及预防措施分析

4.1 应对措施

掌握了水轮发电机组甩负荷的原因、现象和危害，掌握甩负荷时的处理办法及预防措施，使发电运行人员在值班时，能够主动迅速地应变和处理突发事故，从而确保机组及电站建筑物的安全发生甩负荷时，所有值班人员应迅速果断，完成本岗位操作和检查任务。

(1)中控室值班人员迅速检查出口开关及灭磁开关是否断开，如未断开，立即手动跳开；投入直流应急照明，监视备用柴油发电应急电源能否自动启动投入，恢复厂用供电。

(2)机旁值班人员迅速检查调速器是否动作，开度是否到空载开度，如调速器未动作，立即按压快关电磁阀手动按钮，将导叶关至空载开度；情况紧急时，直接按下紧急停机电磁阀手动按钮，全关导叶。

(3)为防止调速器因故障不能动作或导叶剪断销剪断过多，机组不能减速或者停转，值班长应立即指派专人以最快速度关闭前池机组进水快速闸门。

(4)水机层值班人员完成顶盖排水、刹车制动有关操作后，迅速赶到电机层，配合机旁人员操作，听候值班长调配。

4.2 预防措施

(1)如遇剧烈的雷雨大风，可经请示后停机。若情况紧急，可先停机，后向有关人员汇报。

(2)若电站防汛泄洪任务，对厂用电依赖程度高，则需配备高性能的全自动化柴油发电应急电源，并做好日常维护巡查，确保事故停电发生时，柴油机组能在规定时间内完成自动启动，自动投入厂用供电。

(3)经常开展事故预想及反事故演习，确定班组内应急操作人员分工定位，做到心中有数，事故发生时能迅速跑位、操作及时准确，遇事不慌不乱。

(4)加强设备维护保养和巡回检查，提高生产一线员工的工作用心度，随时掌握设备特别是机组的运行状况，作全记录多分析，发现问题及时消缺处理，保证设备健康可靠运行。

5 结语

总而言之，水电站在日常运行中会经常发生甩负荷等各种异常情况。同一异常情况有时候可能有各种不同的现象和产生原因，掌握了水轮发电机组甩负荷的产生原因、表现形式和危害，熟练掌握甩负荷时的处理办法及预防措施，可以保证发电运行人员在值班时，能够主动迅速地应变和处理突发事故，做到故障分析全面，方向判断准确，迅速处理并及时排除异常情况，最大程度减小发电损失，保证水轮机组及电站建筑物的安全。