大藤峡水力发电厂8号机组调速器特性试验

程俊才，朱 涛，郝慧贤，蓝晓丹

（广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，广西 南宁 537226）

1 引言

大藤峡水力发电厂水轮发电机组目前是国内单机容量最大的轴流转桨式机组，其电厂在广西电网中承担发电和调峰任务。调速器采用双比例伺服阀控制的双微机调速器，具有大网、孤网开度调节模式、功率调节、状态报警功能，设有正常开停机、紧急停机、伺服切换、事故停机等控制方式。

调速器作为水电厂重要的控制设备，对电力系统稳定频率、平衡负荷有着重要作用，所以为保证机组正常稳定并网，对调速器进行特性试验是必要的[1]。

2 机组及调速器基本参数

大藤峡水力发电厂8号机组主要设备参数见表1～ 表3[2]。

表1 水轮发电机组

表3 调速器技术参数范围

3 调速器静态调试

3.1 静态调试安措措施

（1）进水口闸门在“全关”位置；

（2）尾水管闸门在“全关”位置；

（3）接力器锁定退出；

（4）需要开关导叶时，确保水车室、蜗壳内无人工作，并确保专人监护。

3.2 控制柜上电前检查

控制柜上电前检查是检查控制回路的完好性、正确性，对减少错误及事故的发生，保护设备及人身安全有着重要作用。

表2 调速器液压控制参数

试验方法及步骤：

控制柜上电前断开PCC的电源模块、触摸屏、功率变送器等所有用电器的电源，用万用表测量电源输入端子的交流、直流两路电压值，电源电压无误后合上控制柜交流、直流两路空开，再测量柜内元器件电源端子是否在额定电压范围内，测得各电源端子电压无误后断开电源输入端子的交流、直流两路电源并合上PCC电源模块等所有用电器的电源，再合上柜内所有空开，检查各元器件的运行状态是否正常[3]。

3.3 导叶、桨叶定位试验

定位试验窗口界面见图1，该窗口主要是对模拟量采样通道的码值进行标定，保证机组在稳定的工况下运行。

图1 定位试验窗口

试验方法及步骤：

（1）输入密码进入调速器电气柜设置窗口，在设置窗点击A、B套下的模式切换按钮，使A、B套进入调试模式；

（2）点击首页的系统无水试验窗口并进入定位试验界面；

（3）液压调节柜手自动切换把手切换到手动，手动增加导叶开度使导叶全开，当导叶采样码值稳定后分别记录A、B两套的导叶采样最大值，输入A、B套全开定位对话框；

（4）手动减小导叶开度使导叶全关，当导叶采样码值稳定后分别记录A、B两套的导叶采样最小值，输入A、B套全关定位对话框，并点击参数写入按钮[4]。

大藤峡水力发电厂作为轴流转桨式机组，其桨叶的定位和导叶定位方法相同。

3.4 开关机时间整定

机组的关机时间对转速上升率和蜗壳最高压力有重要影响，为满足两者在合理的范围内，设置合理的开停机时间至关重要。大藤峡水力发电厂机组采用两段关闭装置，分段拐点为导叶开度的30%，第一段关机时间为8.4 s、第二段关机时间为12 s。作为世界上单机容量最大的轴流转桨式机组，因转动惯量大，为保证机组可控，机械开机时间设置为28.8 s。开关机曲线见图2：

图2 开关机时间曲线

试验方法及步骤：

（1）输入密码进入调速器电气柜设置窗口，在设置窗点击A、B套下的模式切换按钮，使A、B套进入调试模式；

（2）点击首页的系统无水试验窗口并进入导叶副环界面，连接专业仪器录波；

（3）液压调节柜导叶手自动切换把手切换到自动；

（4）在导叶副环窗口，导叶给定对话框中输入100%的开度，测得25%开度到75%开度的时间乘以2作为开机时间；

（5）导叶给定对话框中输入0%的开度，测得85%开度到35%开度的时间乘以2作为第一段总关机时间，测得25%开度到5%开度的时间乘以5作为第二段总关机时间；

（6）如果开关机时间不符合要求，则需要调整主配压阀的开关机时间螺母[4]。

3.5 导叶、桨叶副环试验

副环试验的目的是通过观察导叶和桨叶的波形来确定试验窗口中的比例增益和积分死区两个参数，通过选择合适的参数使导叶、桨叶动作更加稳定[3]。副环扰动试验窗口界面见图3：

图3 副环扰动试验窗口

试验方法及步骤：

（1）输入密码进入调速器电气柜设置窗口，在设置窗点击A、B套下的模式切换按钮，使A、B套进入调试模式；

（2）点击首页的系统无水试验窗口并进入导叶副环界面；

（3）液压调节柜导叶手自动切换把手切换到自动；

（4）输入不同的导叶阶跃（导叶给定），观察触摸屏界面的录波曲线，不断选取不同的比例增益和积分死区使曲线更加平稳，满足相关标准的要求。

3.6 调速系统的静特性试验

调速系统的静特性曲线是指机组在平衡状态下，机组的转速n与接力器行程y之间的关系，即y=f（n）[5]。

3.6.1 机组调速器系统静特性试验的意义

调速器系统静特性试验可以验证机组永态转差系数的准确性和调速器系统的转速死区。它反映了调速器的综合性能, 关系到机组能否安全稳定的运行。

3.6.2 调速器静特性试验的技术要求

水轮发电机组调速器系统的静特性试验根据GB/T 9652.1-2019《水轮机调速系统技术条件》有如下技术要求：

（1）对调速器静特性曲线应近似为直线；

（2）在永态转差系数Bp=4%时，测至主接力器的转速死区ix不超过0.02%，在和水轮机静止及输入转速信号恒定的条件下，导叶开度幅度稳定在不超过0.1%。

3.6.3 试验方法及步骤

（1）试验前给调速器电气控制柜的Bp值进行修改，并检查调速器在自动状态；

（2）短接发电机出口断路器开关接点，模拟机组大网发电态，一次调频功能投入；

（3）甩开机组频输入接线并用绝缘胶带包裹，把水轮机调速器试验仪的频率发生器接到机组频输入端子；

（4）把水轮机调速器试验仪的导叶开度串接到调速器电气控制柜的导叶开度反馈端子上；

（5）由仪器自动发频进行试验并录波或在静特性试验界面逐步减小频率反馈让接力器缓慢从关方向移向开方向，在动作过程中录取导叶开度和机组频率曲线；动作到位后再反方向增加频率反馈并记录当前频率和导叶开度。分别做伺服阀1和伺服阀2主用时的静特性试验。

（6）试验后，计算转速死区、开方向线性度误差、关方向线性度误差和永态转差系数是否均符合国标中的要求。静特性曲线见图4：

图4 静特性曲线

4 结语

本组经过机组调速器系统安装、调试、试验三个阶段的学习，对调速器系统有了进一步的认识。经过全过程的跟踪也对日后的消缺能力有了实质上的提升，机组在调试阶段试验项目越详细，对日后机组安全稳定运行越有保障。最后感谢在机组调试期间各位师傅和同事的无私帮助和指导。