毕节市勘测设计研究院 贵州毕节 557100
摘要：近年来，随着社会经济的发展，我国对电能的需求不断增加，水轮发电机的应用也越来越广泛，本文某水电站水轮发电机水机保护动作的情况为例，针对该电站目前存在的机组水机保护频繁误动的情况提供解决方案，在一定程度上提高了发电机组的经济运行指标。
关键词：水轮发电机;保护;机组运行
1概述
某水电站安装有3台1．65万kW的灯泡贯流式机组。该电站原水机保护中的事故停机条件按具体测点数可达到24个，紧急停机条件也有6项之多，包含定子及轴瓦温度、油及水流量、过速、低油压、油位等保护，保护条件、种类繁多复杂，动作可靠性不高，易出现水机保护误动的情况，致使机组事故停机或紧急停机时有发生，造成不必要的电量损失。同时，机组事故停机次数多也不利于机组的安全稳定运行。本文详细介绍该电站出现的水机保护误动情况及解决方案。
2水电站水轮发电机运行分析
2.1运行方式
水电站水轮发电机组是以按带负荷方式为主，其中包括并网运行、单机运行等运行模式。但是，有些水电站水轮发电机组在运行的过程中，若是根据调速器的运行方式，主要包括自动运行、手动运行等运行模式。
2.2结构分析
水电站水轮发电机是由很多方面组成，例如：转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器和制动器等方面组成。其中，定子主要是由机座、铁芯和绕组等方面组成。同时，定子铁芯冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件对其结构进行调整。另外，在水电站水轮发电机组运行的过程中，一般情况下主要是采用密闭循环方式，其内部空气冷却，保证水电站水轮发电机组运行的稳定性。
3水机保护动作情况及分析
3.1目前水机保护的状况
由于水机保护不可靠可能会给电站带来巨大损失，目前水电站水机保护都是按照“宁可误动，不可拒动”的原则来设计。该电站存在的问题是水机保护动作多数情况都是误动，特别是温度保护和低流量保护。随着电网对电站的供电可靠性要求越来越高，对电站的水机保护动作的正确率及动作次数也有严格的要求，电站既要保证水机保护不会拒动，又要尽可能地避免保护误动，由此对机组监控自动化设备的合理优化就显得尤为重要。
3.2电站原油、水流量过低保护状况
该电站选用的流量计是德国TUＲCK，电源为AC220V，该流量计只有灯光指示并无流量显示，仅靠调整其动作灵敏度来整定动作和返回值，并不能反映管路真实的流量。对现场的低流量保护定值的整定造成了极大的困扰，调整过于灵敏则担心保护误动，反之则保护拒动。由于管路是普通的无缝钢管，无可视功能，根本无法确定管内有无流量或流量大小，更无法准确地确定合理的油、水流量过低定值。现场布置进油总管从五楼高位油箱经总阀到二楼高程的管形座分4个阀门到各轴承，高度大概是25m，各轴承油流量很不稳定，加上调整的流量计灵敏度偏高，该项水机保护误动的概率很高，特别是进油总阀被操作过后。
3.3电站原设备温度过高保护状况
采用XMT4000系列智能显示调节仪测温，温度升高告警和温度过高停机接点接入机组监控，温度过高无延时出口动作事故停机，为机组的温度过高的水机保护。该表计电源为AC220V，受厂用电可靠性影响，在倒厂用电时极易出现表记出错，虽未出现过接点误动情况，但也影响了机组水机保护可靠性，同时此表容易损坏，需经常更换，成本较高。由于该过热水机保护动作逻辑过于简单，由测温点接线松动或测温电阻的问题引起温度跳变导致的水机保护误动的情况很突出。
3.4电站原过速保护状况
该电站过速保护有115%ne过速且调速器拒动保护，电气接点160%ne过速保护，机械接点170%ne过速保护。其中115%ne且调速器拒动带3s时限，其余无延时出口动作紧急停机。受电站的调速器性能及电网运行环境影响，在机组远方甩负荷(即线路跳闸而非机组出口断路器跳闸的甩负荷)运行工况时，该115%ne过速且调速器拒动保护误动率达90%以上。
3.5电站原其他水机保护状况
电站水机保护还有机组压力油罐事故低油压保护及轴承高位油箱低油位保护，灯泡头火灾报警事故停机，事故停机按钮、紧急停机按钮等。灯泡头火灾报警事故停机保护已退出运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4避免机组水机保护误动方案的调整
4.1提高水机保护动作可靠性的办法
第一是采用动作可靠的自动化元件;第二是完善水机保护的动作逻辑;第三是加强巡视检查和维护的力度。
4.2降低流量保护误动的办法
首先更换带流量显示功能的流量计，采用德国AFM热导流量开关SW4000，根据机组正常运行状况(即带额定负载时瓦温维持恒定)的流量，取其60%的流量值作为流量过低保护定值整定。根据机组设备运行状况，厂技术攻关小组经研究决定，将原润滑油整定时限由15s修改为20s;主轴密封水流量过低保护时限2min不变;空冷却器冷却水、油冷却器冷却水流量过低整定时限由原来的2min修改为10min。同时，监控上位机增加保护软压板，对由于因水质问题引起的水流量计探头脏污导致的流量降低进行判断并及时切除保护压板，从而避免保护误动。运行人员则定期对运行中的机组流量计包括油、水流量计记录分析，一旦数值有明显减少则立即报告处理;另外在洪水期间，维护人员定期对流量计探头进行冲洗。对油流量不稳定的状况，则在二楼廊道层增加均流油槽，避免出现油流不稳的情况，使运行流量趋于恒定状态。同时在机组年检完毕恢复运行时，通过调整总阀及各分阀，使流量满足整定值要求，并通过开机动态监测，流量达到稳定可靠范围时，方可正式投入运行，充分避免了之前经常出现的年检后开机出现该水机保护误动作情况。至此，机组未再出现过此类保护误动。
4.3降低设备温度过高保护误动的办法
该电站由原来可靠性低的表记测温更换为ＲTD温度采样模块采集，并修改机组监控PLC程序，根据采集的模拟量换算的温度做水机保护控制流程。考虑到ＲTD通道相对较少，有些瓦温保护引出测点也少，如果采用增加相邻测点或任意两测点温度过高报警为判据来避免误动，会增大拒动的可能。因此仅采用了保护增加了1s的延时及测温温度过高时跳变闭锁保护功能，增加温度过高保护压板，方便在机组运行时出现温度跳变时切除该水机保护回路，避免保护误动，方便检修人员维护。在2016年的机组监控改造，更是将测温电阻跳变闭锁保护功能完善。
4.4降低过速保护误动的办法
根据调速器的特性和机组远甩工况的特点，修改了保护动作逻辑。同时更换了调速器主配压阀的微动开关，定期检查微动开关的动作情况，至此该保护未再出现过误动。
4.5其他水机保护的合理优化
现将火灾报警事故停机保护修改，仅发出告警信号，避免因其误动造成的非计划停运。通过更换可靠的自动化元件来确保水机保护的可靠性，尽量避免其拒动或动作不正确。如压力油罐超低油压接点改用可靠性高的美国UE压力开关，高位油箱的磁性液位开关更换为德国进口WIKA磁性液位开关作为水机保护事故停机接点。此次机组监控更新技改，增加独立的水机保护控制回路，即水机保护不经过监控PLC控制回路，直接动作于出口断路器、灭磁开关、调速器紧急停机电磁阀、事故配压阀或重锤卸荷阀。如将电气过速160%、机械过速170%、压力油罐超低油压、紧急停机按钮接入独立水机紧急停机回路;将高位油箱危险油位、电气保护、事故停机按钮接入独立水机事故停机回路，回路直接采用DC220V电源，充分保证其动作可靠性。独立水机保护控制回路，充分避免了因电源模块或PLC内部故障引起监控系统瘫痪造成的水机保护拒动，大幅增加了机组水机保护的可靠性。
5日常维护工作
①在日常维护的过程中，需要深入、具体地了解水电站水轮发电机组的运行情况以及运行环境等方面，并且需要对水电站水轮发电机组进行定期的清扫。同时，一定要保证水电站水轮发电机组周围环境没有积水的现象，为水电站水轮发电机组的运行提供良好的环境。②定期对水电站水轮发电机组进行检验，针对磨损情况相对较大的零部件，需要进行及时的更换，例如：为了避免调速器出现腐蚀生锈的现象，需要定期进行保养；为了避免水轮发电机出现潮湿的情况，使用一段时间就需要进行更换，进而保证水电站水轮发电机组的稳定性。并且需要对其运行频率进行控制，这样可以有效降低水电站水轮发电机组运行故障的发生。③在日常维护的过程中，若是发现轴瓦损坏、轴承损坏，联动传动部分出现异常、尾水管堵塞、地脚螺丝松动等运行故障，一定要进行及时的处理，避免对水电站水轮发电机组的运行造成严重的影响。
结语
综上所述，经过多年的改进，该电站水机保护已经相对比较完善。根据所统计数据，2015年水机保护动作次数为1次，误动次数为0次;2016年水机保护动作次数为1次，误动次数为0次。水机保护的合理优化为该厂水轮发电机组运行的稳定性和可靠性提供了保障。
参考文献
[1]DL/T5065－2009，水力发电厂计算机监控系统设计规范[S]．
[2]DL/T5081－1997，水力发电厂自动化设计技术规范[S]．
[3]黎鹏，李斌．某水电厂机组115%额定转速过速保护误动问题的分析与处理[J].红水河，2015(6):69－71．
论文作者:张志强,谢绍全
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/12
标签：机组论文; 调速器论文; 水电站论文; 电站论文; 水轮论文; 动作论文; 流量论文; 《基层建设》2018年第25期论文;