摘要：水轮机组调速器安全稳定运行对电网系统频率稳定有着重要的作用，调速器参数设置不当将严重影响着水电机组调频功能的发挥，本文针对某电厂机组因调速器参数设置不当引起的电气过速异常事件进行分析研究，探讨水电机组调速器参数的设置及优化，提出防范措施。
关键词：调速器；参数；电气过速
1水电厂调速器的基本情况
某电厂为混流式水轮机组，单机容量700MW，其水轮机控制系统采用南瑞集团公司生产的SAFR2000H型微机调速系统，其微机调节器部分采用了贝加莱公司的PCC2005控制器为核心，机械液压部分则选用了BOSCH公司的比例伺服阀作为电液转换单元，美国GE公司的FC20000阀作为主配压阀，电源、控制模块、传感器、电液转换等全部采用了双冗余配置，软件部分则采用了南瑞公司专有的改进型并联PID算法、双微分算法。
2异常事件经过
事件发生时某电厂正在配合云南电网进行异步联网试验，机组有功596MW，线路单极闭锁后安稳正确动作，切除机组后转速最大至140.8%Ne，启动机组紧急事故停机流程（电气过速动作值140%Ne），无其它异常信号报出。如图1：
3问题检查情况
3.1检查过程
机组事故停机动作原因为线路直流单极闭锁安稳切除机组时导叶关闭速度较慢，导致转速上升过高，当转速大于140%Ne时，启动机组紧急事故停机流程，机组停机后，维护人员对机组电气过速紧急停机原因进行了检查。检查1、2号转速测量装置测值一致，判断转速测量装置正常；检查水轮机机坑、风洞，未发现异常；检查机组调速器电气柜参数及程序，未发现异常；进行调速器副环扰动试验发现，伺服阀1和伺服阀2，75%-25%开度变化量用时分别为8.97s和9.22s，相应伺服阀关机时间分别为17.94s和18.44s，相关测量波形如图2、图3所示：
图1：事故发生时监控系统负荷变化曲线
图2：伺服阀1副环扰动试验，75%-25%开度用时8.97s
图3：伺服阀2副环扰动试验，75%-25%开度用时9.22s
查询该机组投产报告（2010年2月），发现该机组投产时做导叶副环扰动试验测得的伺服阀关机时间为9.97s，波形如图4：
图4：伺服阀100%-0关机时间为9.97s
3.2原因分析
综合以上检查情况，判断此次异常事件原因为机柜综合模块更换后，机柜综合模块主配反馈增益电位器W4调整不当，综合模块控制主配输出电压偏小，主配阀芯动作量偏小，造成导叶接力器关闭较慢，引起甩负荷达140%Ne过速停机。
3.2.1综合模块作用
综合控制模块主要由CPU及电源板、信号处理板组成，该模块主要用于配合伺服比例阀控制、主配压阀反馈控制及手动闭环控制。此外，该模块还具备伺服阀、主配、接力器三种反馈的在线监视和断线报警及保护功能，在伺服阀、主配反馈断线时可以根据需要切除伺服阀控制信号并输出报警信号。其控制原理如图5：
图5：综合模块控制原理图
3.2.2对综合模块进行调整
对主配反馈增益W4电位器调整后进行试验测得伺服阀1关机时间为10.3s，伺服阀2关机时间为15.6s。A、B套对应关机时间存在差异，检修人员对此问题进行了原因查找及分析，可能存在的问题如下：（1）比例伺服阀SV2故障或阀卡涩；（2）切换阀EV1及切换管路存在故障；（3）机械柜综合模块2及功放板件异常；（4）比例伺服阀2插头至接线端子故障；（5）主配压阀反馈及传感器存在问题。
4、分析验证
针对以上可能存在的问题，检修人员逐条进行了验证及试验。
4.1比例伺服阀SV2故障或阀卡涩
拆除原比例伺服阀SV2，检查阀芯，没有杂质及异物，无卡涩迹象。更换新比例伺服阀SV2，结果比例伺服阀SV2关机时间仍不满足要求，排除比例伺服阀SV2故障可能性。测得新比例伺服阀SV2的关机时间15.6s。
4.2切换阀EV1及切换管路存在故障
将比例伺服阀SV1、SV2阀组上的航空插头对调，将切换阀EV1A和EV1B插头对调，结果综合模块MB1控制比例伺服阀SV2，关机时间正常，综合模块MB2控制比例伺服阀SV1，关机时间仍不满足要求。排除切换阀EV1切换管路故障可能性。
4.3机械柜功放板2异常
将机械柜内功放板1和功放板2对调后发现，比例伺服阀SV2关机时间仍不满足要求。
4.4比例伺服阀SV2插头至端子间的接线问题
将比例伺服阀SV1、SV2插头至接线端子连接线对调后，用绝缘摇表测试主配传感器至接线端子间绝缘电阻为220MΩ（250V档FULCK1508型），测试结果正常，排除接线绝缘问题可能性。
4.5主配压阀反馈问题
测量主配压阀反馈传感器1零位电压为160mv左右,传感器2零位电压为80mv左右，初步判断主配压阀反馈2偏向开的方向是造成比例伺服阀SV2关机时间过长的原因。对主配反馈2传感器位置进行调整，最终调整比例伺服阀SV2关闭导叶时间为10.8s。在比例伺服阀SV2控制方式下，油压装置系统油泵启停时间间隔为28min。时间调整完成后，在调速器电气柜上进行了副环扰动试验，试验结果满足要求。如图6：
图6 比例伺服阀SV2关闭
图6：伺服阀2副环扰动试验，75-25开度用时5.4s
5结论
由此次异常事件的动作行为来看，接力器关闭时间由机组调节保证即允许机组最高转速和允许蜗壳最高水压决定，在调速器投运前按计算值首先整定，调试时根据甩负荷机组转速和压力予以修正。如果关机时间过长，甩负荷时会造成电气过速事故停机，如果关机时间设置过小，一方面甩负荷时会造成蜗壳水压上升率过大，不满足调速器调保计算要求，另一方面会造成主配抽动，造成油压装置油泵启动频繁。调速器机械柜综合模块更换后应进行副环扰动试验，检查闭环控制中输出电压与电液伺服阀配合是否得当，并结合机组检修进行相关甩负荷试验验证；举一反三，对其它更换过综合模块的机组进行导叶副环试验，确保闭环控制中输出电压与电液伺服阀配合得当，导叶关闭时间满足要求。
参考文献
[1]李华，水轮机调速器调节参数对一次调频的影响，西北电力技术，2005.3
作者简介
1、宋艳伟，男、1985年03月、专业方向为电气二次自动控制。
2、闫明，男、1988年12月、专业方向为电气二次自动控制。
论文作者:宋艳伟,闫明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/3
标签：调速器论文; 机组论文; 比例论文; 模块论文; 时间论文; 反馈论文; 电气论文; 《电力设备》2019年第2期论文;