摘要:大广坝水电站1号机组调速器第一次改造投运至今已十多年，功能件分散落后，控制结元件老化，存在负荷变化反应迟缓，调节不灵敏，并网过程时间长，主配缺陷原因引起油压装置油泵启动频繁，经常出现停机时导叶关不到位，不能满足安全生产要求，因此需要进行改造。本文详细介绍了调速器的原理和改造过程要点，以及调速器投运前的相关试验。
关键词：水电厂 调速器 改造 试验
1、概述
海南大广坝水电厂位于海南省东方市境内昌化江流域，是一个具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的大型综合性工程，93年12月第一台机组并网发电，95年3月四台机组全部投入商业营运。大广坝电厂装机容量240MW，是海南省最大的水力发电厂，在海南电力系统中主要起调峰、调频和事故备用的作用，对改善海南电能质量，保证电网的稳定运行起着举足轻重的作用。大广坝水电厂原调速器为能达电气有限公司生产的BWT-100型步进式可编程微机调速器。经过多年运行，该型号调速器存在设备老化、缺陷增多、可靠性降低，不能满足安全生产要求，因此大广坝水电厂决定在2016年1F机组大修时进行改造，最终选定的调速器为长江三峡能事达电气股份有限公司生产的MGC2000可编程微机调速器。
2、MGC2000可编程微机调速器结构及原理简介
MGC2000系列是能事达调速器系统中的一款标准型产品,采用单可编程控制器做核心,搭载伺服电机实现自动通道控制,控制系统响应速度快,响应精度高,调速范围宽,加减速性能好。 调节器具有适应性变参数PID调节功能；具有频率调节模式、功率调节模式.开度调节模式,并可根据不同工况进行白动切换或人工切换；实现按实时水头修正导叶启动开度、空载开度。限制开度及协联曲线功能:实现手动/自动无扰动的切换；具有诊断、容错和故障保护功能,并具有断电自复中功能,可靠性高。调速器系统原理如图1所示。
水轮机调速系统由水轮机控制系统和被控制系统组成，方框内即为控制系统。
水轮机控制系统用来检测被控参量(转速、流量、水位、功率等)与给定参量的偏差，并将它们按照一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统。
被控制系统由控制系统控制的设备或物理量，包括水轮机、引水和泄水系练发电机以及所并入的电网。
调速器通过外围的水位、频率、有功功率、导叶开度等传感器将机组的信息送至控制器，控制器将这些信息与监控系统或者调速器面板上的控制指令进行综合，判断机组当前的工作状态以及控制目标，并且将控制信号送至执行机构，将控制指令经过电液转换之后最终作用在导叶(桨叶)接力器上，改变机组的运行状态，达到预期的控制目标。
3、改造过程要点
大广坝水电厂 1号机调速器改造是在 1号机大修期间进行的， 时间为45天。 时间比较充裕，电厂技术人员在对新设备进行充分了解的基础上，进行了细致的准备工作后再施工，使这次改造顺利完成。改造过程中，笔者认为有以下几个要点：
1）原电气柜拆除前，应切除电气柜里的各种电源。 验电后才能开展工作。有些特殊电缆如电网频率采集电缆，由于PT是接在单元母线上，就要和运行人员联系好，把单元母线停下来做好安全措施后再拆除。
2）对原电缆做到每根电缆都确定它的作用和去向并做好记号后再拆除。
3）对新增电缆，要确定对侧盘柜位置，电缆架的走向，做好危险点分析后再施工。
4）配线前，对电缆进行绝缘检查，确保合格。配线过程中，由于新电缆和旧电缆同时存在，要做到布线美观合理。
5）电气柜接线完毕，需上电检查，观察10分钟无明显烧焦、异味、放电声等，再断开电源，恢复线路。
3、调速器投运前试验
1）远方信号校验试验
远方开机令、停机令、增减有功指令、紧急停机命令、急停复归命令等开入点，监控系统工控机显示正确，与设计功能点对应。
2）测频回路试验
做测频回路试验时，将接力器开启至>6%开度位置，调速器置手动，断路器分位置。使用信号发生器发出模拟机频信号，将信号发生器频率信号接入调速器试验端子,依次改变发频。 测量发频值与收频值最大偏差不得大于 0.02Hz。
3）静特性试验
调速器处于“自动”工况，负载状态，设置相关参数，将机频从50.00 开始，以0.001Hz 递增或递减，每间隔 0.30Hz 记录一次 ，使接力器行程单调上升或下降一个来回，录波并记录机频和相应导叶行程值。根据记录数据采用二次线性回归法计算调速器转速死区和非线性度是否符合标准。
4）充水后手动开、停机试验：根据实际水头设置水头参数 ，拔出锁锭，准备手动开机，缓慢操作手柄，使导叶缓缓开启，机组转速逐渐升高。如未发现异常，应调整机组至空载运行状态，观察空载开度、水头和机组频率等参数是否正常。若机频、网频在30分钟内测量无异常，则切入自动运行工况。记录当前水头值、空载开度。机组自动稳定运行30分钟后，如无异常，切换至机械手动将导叶关闭，手动停机。
5）自动开停机试验
Bp、Bt、Td、Tn 置运行参数,水头值为当前实际值。锁锭拔出,开始自动开停机试验。观察记录开机过程曲线。计算机组转速超调量和开机时间。观察并记录停机过程曲线，计算停机时间。
6）空载扰动检查试验
机组起动到空载状态，机组稳定运行于空载无异常现象。改变频率给定，使机组频率在48-52Hz之间扰动，频率给定改变过程为：50Hz→50→52Hz→48Hz→52Hz→50Hz。 观察并记录空载扰动波形。 分别置四组不同的 Bt、Td、Tn 数值，记录空载扰动波形，取超调量和调整时间最优的一组参数作为运行参数。
7）空载摆动试验
将 Bp、Bt、Td、Tn 置扰动试验运行参数，频率给定=50.00Hz。 机组在空载自动状况下运行。调速器处于“频率调节”模式，使调速器跟踪50.00Hz。记录机组频率在3分钟的波形曲线，计算频率摆动值，连续测量3次，取三次平均值空载频率摆动合格（大型调速器<±0.15%，中小型调速器<±0.25%）。
8）带负荷试验
调速器处于“自动”停机等待状态，Bp、Bt、Td、Tn 置为运行参数。由中控室（RTU）发“开机”、“并网”令，机组开至发电状态。 机组发电运行稳定，无任何异常现象。分别在“频率模式 ”、“功率模式”、“开度模式”下，按“增加”、“减少”键，或者通过中控室（RTU）发“增、减负荷”命令，改变机组有功功率。观察并记录试验过程波形，在负荷增减过程中，机组运行应稳定，机组负荷处理波动无明显变化，接力器应无来回摆动现象。
9）甩负荷试验
机组并网带负荷稳定运行30分钟，无任何异常任，现象密切注意分段关闭阀动作情况，按额定负荷的现象，密切注意分段关闭阀动作情况。按额定负荷的25%、50%、75%、100%分四次进行甩负荷试验。观察并记录每次甩负荷波形，分析每次的最高频率、调整时间和涡壳压力上升率，如有异常，应立即停止试验，重新核对调保计算值。
结语
通过相关试验数据分析，大广坝水电厂1号机调速器各项性能和参数完全达到国标要求、满足了最初改造目的，改造后安全运行无故障、调节品质优秀，运行工况可靠。
参考文献：
[1] 梁涛.浅谈水电站调速器改造[J]水力发电2012年6月
[2] 水轮机调速器技术规程
[3] 长江三峡能事达电气MGC2000系列水轮调速器技术说明
论文作者:王正伟
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/19
标签：调速器论文; 机组论文; 频率论文; 水电厂论文; 负荷论文; 水头论文; 电缆论文; 《当代电力文化》2019年第09期论文;