摘要：新安江作为华东电网第一调频厂，经常需要夜间机组转调相工况确保系统电压。即用调相气罐内的低压气将转轮室内的水吹至水轮机转轮以下，根据系统需要，消耗系统的有功，发出感性无功功率也可发出容性无功功率，调节系统电压。但现场调查发现新安江电厂3、8号机组调相性能欠佳，将调相电极更新为磁翻板液位计，并完善逻辑判断程序，确保机组的安全稳定运行。
关键词：水轮发电机组、调相、磁翻板液位计、逻辑判断
一、发现问题
新安江电厂作为华东电网的第一调频电厂，在低谷时段经常需要将水轮发电机组由发电工况转换为调相工况运行，以确保华东电网电压值波动在有效的限制范围内。
所谓调相运行，是指发电机在调相运行时，将水轮机室内的水，用调相气罐内的低压气吹至水轮机转轮以下，减少发电机转为电动机运行时水的阻力，从而降低有功消耗，做调相运行的机组,既可过励磁运行也可欠励磁运行，过励磁运行时,发电机发出感性无功功率;欠励磁运行时,发电机发出容性无功功率，以此来达到调节系统电压的目的。
水轮发电机组调相充气过程：在监控系统发调相令或转轮室压缩气体压力降低至充气压力时，此时转轮室内水位较高，调相浮筒上水位继电器通过水导电接通调相充气回路控制调相充气电磁阀25DDF开启并向转轮室内充入压缩空气；当转轮室内水位被压至调相浮筒下水位继电器时，导通调相充气回路，控制调相充气电磁阀25DDF关闭。此时，转轮室内的水压至转轮以下，转轮在空气中旋转，从而消耗电网系统有功功率。
水轮发电机组在转调相过程中，如果转轮室的水不能被调相气罐内的气体压至水轮机转轮以下，造成转轮在水中旋转，会使机组消耗系统的有功功率过多，也会使机组的振动摆度增大，甚至造成机组由发电工况转换为调相工况转换不成功；而水轮发电机组在转调相工况下，调相充气的频数过大，将会使得空压机的负担增大，有可能导致电机线圈的烧损，以及在转轮叶片处形成更多的小气泡，加大转轮的空化空蚀。这都将影响水轮发电机组的正常稳定运行。
通过对近一年内水轮发电机组调相工况转换的统计，结果如下表：
图表分析可知，排开3、4、7号机调相次数较少的数据，对比分析其他经常调相的机组数据，发现2、8号机调相成功率偏低，像此类频繁用于调相的机组，如果时常出现调相不成功的情况，不仅仅会对调相机组造成损害，对于跳频电厂来说，还会遭到调度的考核。此外，通过对调相机组的运行工况统计观察，我们发现，3、8号机还出现了调相充气频繁的现象，20min左右充气一次，其他正常机组充气间隔大约120~240min不等，3、8号机充气频率远远高于其他机组，频繁充气不仅仅加大机组空化空蚀现象，也将使我厂低压供气机系统的四台低压机启动变得频繁，也会对低压机电机造成损害。
二、问题分析
我厂机组自动调相过程及压水充气工作原理如下：
首先对机组发电转调相流程、监控系统事件表进行排查，通过对机组发电转调相命令模拟以及现场管各路阀门位置检查，排除了由于程序命令未下达及管路阀门未打开导致调相不成功的因素，以及排除程序故障及管路阀门漏气、渗水造成调相充气频繁的因素。
最终经现场排查发现调相浮筒上电极生锈，并且表面覆盖水垢，用万用表测量调相浮筒上电极的导电性能，发现上电极导电性能下降，造成电气控制回路不通，导致机组调相时无法正常充气。调相电极长期处在潮湿环境，极容易生锈，且表面会覆盖水垢，从而导致调相电极导电性能下降.
同时机组PLC逻辑判断程序调相判断条件为：调相状态、调相水位信号接通、调相风压大于0.6MPa，逻辑回路判断依赖机组调相浮筒上、下电极信号的硬回路接点。回路误动或造成调相充气误动。
三、问题解决
经过调研,采用磁翻板液位计替代调相电极，在原上下电极处各安装一个不易腐蚀的磁力开关来代替调相电极，当水位达到磁力开关处，磁力开关动作闭合接点，从而具备了调相上下水位判断信号开断的条件。同时修改了调相充气的PLC逻辑判断程序。依靠主用PLC强大的计算能力和抗干扰能力替代传统电磁继电器判断回路，减少回路中的电气元件，并在调相逻辑程序中增加了1）机组在第一次进入调相态；2）机组有功进相大于-5000W两种工况时进行调相自动充气。提升了调相成功率及稳定性。
四、结语
经过取消调相电极，安装磁翻板液位计替换，并且将调相上下水位接点接入监控系统，取消了可能产生缺陷的上、下水位电极设备，依靠主用PLC强大的计算能力和抗干扰能力替代传统电磁继电器判断回路，并在调相逻辑程序中增加了两种工况判据。经一段时间对机组调相运行的统计，得出如下统计图表：
机组调相充气成功率显著提升，增加了机组可调时间，获得了良好的生产效益。同时采用磁翻板液位计也有效减少了上、下水位电极机组缺陷，节省了人力物力，同时也减少继电器备品备件，提高了我厂设备自动化管理水平和经济效益。
参考文献
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论文作者:虞正罡、刘航通、李龙强
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/16
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