章 亮，潘菊芳，陳 勤

(華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限公司，浙江天臺 317200)

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，中國電力發(fā)展已步入了大電網(wǎng)，大機組，自動化，信息化的新階段，電力已成為經(jīng)濟發(fā)展和人民生活不可缺少的生產(chǎn)資料和生活資料，保證安全可靠的電力供應至關重要.電網(wǎng)瓦解和大面積停電事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，影響人民正常生活，還會危及公共安全，造成嚴重的社會損失.確保電網(wǎng)的安全運行，對抽水蓄能電廠而言，在面臨電網(wǎng)需要緊急調(diào)用調(diào)峰填谷之時能可靠啟動是電網(wǎng)安全的重要保障，因此，分析并提高抽水蓄能電廠機組的啟動可靠性顯得尤為重要[1］.

1 抽水蓄能機組可靠性介紹

目前針對抽水蓄能機組可靠性的規(guī)程還在醞釀階段，以往的電力可靠性規(guī)程更多的針對火電機組或常規(guī)水力發(fā)電機組.

電力可靠性管理的基本任務是:依據(jù)相關規(guī)定，制訂電力可靠性準則和統(tǒng)計評價規(guī)程;評價和分析電力系統(tǒng)運行可靠性;研究和擬訂電力系統(tǒng)及電力設備最佳可靠性目標;建立可靠性效益評價系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行水平和可靠性管理水平.

對于抽水蓄能電站，電力可靠性包含了發(fā)電可靠性和抽水可靠性，指處于備用狀態(tài)的機組在指定時間內(nèi)從停機穩(wěn)態(tài)到指定工況的完成能力.就發(fā)電可靠性，涵蓋了機組從停機穩(wěn)態(tài)到發(fā)電工況和發(fā)電調(diào)相工況的完成能力，而抽水可靠性則作為機組從停機穩(wěn)態(tài)到抽水工況和抽水調(diào)相工況完成能力的體現(xiàn).

新建機組可靠性統(tǒng)計從首次并網(wǎng)開始.

可靠性通過統(tǒng)計各機組的主要相關參數(shù)等效可用系數(shù)、等效強迫停運率、發(fā)電及抽水啟動成功率進行分析，有非常明確的定量指示.下面對可靠性主要參數(shù)進行介紹[2］.

等效可用系數(shù)(%)EAF=(可用小時－降低出力等效停運小時)/統(tǒng)計期間小時×100%

其中，可用小時指設備處于可用狀態(tài)的小時數(shù).這里提及的“降低出力等效停運小時”，原是指火電機組不帶滿負荷運行小時，在抽水蓄能機組實際運行過程中并不存在這種狀態(tài)，因而上述公式可修正為:

等效可用系數(shù)(%)EAF=可用小時/統(tǒng)計期間小時×100%

顯然，等效可用系統(tǒng)越高，機組可靠性也越高.由公式可知，提高等效可用系數(shù)的辦法是在指定統(tǒng)計期間內(nèi)提高可用小時.

等效強迫停運率(%)EFOR=(強迫停運小時+第1、2、3類非計劃降低出力運行等效停運小時之和)/(運行小時+強迫停運小時+第1、2、3類非計劃降低出力備用等效停運小時之和)×100%

其中，運行小時:設備處于運行狀態(tài)的小時數(shù)，指機組在指定工況運行的時間.強迫停運小時:機組處于第1～3類非計劃停役狀態(tài)的小時數(shù)之和.計劃停運行指設備處于計劃檢修期內(nèi)的狀態(tài).非計劃停役則相對于計劃停運，指設備處于不可用而又不是計劃停運的狀態(tài).對于非計劃停役，根據(jù)其緊迫程度分成1－5類.考慮到抽水蓄能機組實際運行過程中不存在非計劃降低出務備用等效停運，因而上述公司可簡化為:

等效強迫停運率(%)EFOR=強迫停運小時/(運行小時+強迫停運小時)×100%

那么，我們可以這么理解，相對一定的運行小時，等效強迫停運率越大，說明強迫停運時間越長，機組可靠性越低.要提高機組可靠性，勢必要減小等效強迫停運率，也就是減少強迫停運事件的發(fā)生，盡量縮短強迫停運小時.

發(fā)電啟動可靠度(%)SR:發(fā)電啟動成功次數(shù)/(發(fā)電啟動成功次數(shù)+發(fā)電啟動失敗次數(shù))×100%

抽水啟動可靠度(%)SR:抽水啟動成功次數(shù)/(抽水啟動成功次數(shù)+抽水啟動失敗次數(shù))×100%

需要特別說明的是，抽水蓄能機組到達抽水工況必定先將機組從停機穩(wěn)態(tài)轉為抽水調(diào)相工況，再轉為抽水工況，因而抽水啟動可靠度中抽水啟動成功次數(shù)指的是抽水調(diào)相啟動成功次數(shù)[3］.

從上述各參數(shù)的介紹中不難看出，要提高可靠性，需要盡量減少或避免機組非計劃停役.機組非計劃停役在電力系統(tǒng)中是要嚴格考核的[4］.引起非計劃停役的原因是多方面的:機組本身故障、輔助系統(tǒng)設備故障和外來因素等.設備故障有的是不可避免的，但在運行工作中加強巡視，定期維護，精心監(jiān)視能避免很多這樣的因素，發(fā)現(xiàn)缺陷后及時有效地采取措施，往往能排除各種隱患，使機組穩(wěn)定運行.外來因素包括人為因素、不可抗拒的自然因素等.因而不斷提高生產(chǎn)人員技術水平、強化生產(chǎn)人員安全意識，關注生產(chǎn)人員工作狀態(tài)對機組安全運行有著不可或缺的作用.對于可預知的不可抗拒因素，應未雨綢繆，使其帶來的破壞降到最低.

2 桐柏抽水蓄能電站數(shù)據(jù)分析

桐柏抽水蓄能電站是日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，第一臺機組于2005年12月20日并網(wǎng)發(fā)電，2006年12月27日，第四臺機組并網(wǎng)運行，標志著電站四臺機組全部投入商業(yè)運行.在商運前期進行了大量試驗、試運行和調(diào)試工作，期間數(shù)據(jù)影響到機組正常運行的統(tǒng)計和分析.因此，為了保證統(tǒng)計的準確性，本文從2007年開始對桐柏抽水蓄能電站全年的可靠性指標進行有針對性的分析和合理化建議.

2007－2009年桐柏抽水蓄能電站四臺機組的可靠性參數(shù)見表1.

下面對各參數(shù)逐年進行分析.

2007年，電站年度等效可用系數(shù)達到89.23%，從表格中可知，2號機組當年等效可用系數(shù)較低，影響了全年參數(shù).2號機當年因計劃停役小時達到1 458.1，使得可用時間大大減少，致使等效可用系數(shù)也相應減少.

再來看當年的年度等效強迫停運率0.47%，原因出在3號機和4號機的兩個較高的等效強迫停運率上，3號機當年強迫停運小時為19.62，4號機強迫停小時為19.03，我們不妨橫向比較一下，不難發(fā)現(xiàn)，這是兩個相當高的數(shù)據(jù)，查閱資料發(fā)現(xiàn)3號機2007年共發(fā)生非計劃停役事件6次，其中4次為強迫停運事件，最嚴重的一次因為勵磁系統(tǒng)功率柜整流橋2號風機A相斷線，從查明故障點到更換相關部件，花了十多個小時.另有兩次是由于通訊系統(tǒng)元件故障，引起機組跳閘.從幾次非停事件可以發(fā)現(xiàn)，導致非停的原因大部分出在機組的輔助設備上，并且其質(zhì)量原因占了大比例.因此在選購設備零部件時應把好質(zhì)量關.另外，故障發(fā)生后查找原因、處理問題時應迅速、準確，盡量縮短機組不在可用狀態(tài)的時間.

最后是發(fā)電、抽水啟動成功率，四臺機組相比，發(fā)電啟動成功率最低的是2號機，抽水啟動成功率最低的是3號機.做為全廠投運后第1個完整的年份，2007年的啟動成功率數(shù)據(jù)在與2008年、2009年比較中，明顯存在著較大差距.投產(chǎn)初期機組在磨合期，主機及與輔助設備之間配合不可避免地存在一些問題，機組啟動可靠度有較大的提升空間.經(jīng)過對每次啟動失敗的分析，總結出影響啟動成功的主要是以下幾個方面的原因:

(1)抽水工況啟動過程中SFC設備故障引起的啟動不成功.SFC，英文全稱為“Static Frequency Converter”(即靜止變頻器)，桐柏抽水蓄能電站配備有一套SFC啟動設備，用于機組抽水工況及抽水調(diào)相工況的啟動，它具有無級變速、啟動平穩(wěn)、反應速度快、調(diào)整方便等優(yōu)點.在投產(chǎn)初期，SFC及其輔助設備、SFC與機組配合以及SFC與監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程等故障導致了絕大部分的抽水啟動不成功事件.為此，維護人員對SFC進行了從跳閘邏輯的完善到保護回路的多項異動、改造，確保了此后SFC啟動的可靠度.

(2)機組LCU通訊故障引起的發(fā)電、抽水啟動不成功.LCU即機組的現(xiàn)地控制單元，機組所有的信號都要通過它來處理和上送遠方控制端.桐柏抽水蓄能電站每臺機組的LCU通訊模塊都有2個CPU模塊保證信號良好的傳輸，但在CPU切換的時候，通訊功能消失，如果此時上位機有啟動命令，則很有可能造成啟動不成功.同樣，運行維護人員在加強設備的檢查和維護后，機組的啟動可靠度也得到了提升.

(3)勵磁系統(tǒng)故障引起的發(fā)電、抽水啟動不成功.由于勵磁系統(tǒng)功率柜整流橋風機斷線和斷路器滅弧部分滅弧室靜觸頭電阻超標，造成啟動不成功，在更換不良設備零件后，也同樣不再由于類似問題發(fā)生啟動不成功.

至2008年年初，經(jīng)過2007年1年時間的運行，主機與輔機間的配合、運行方式以及運行維護工作的不斷完善，機組可靠性有了顯著提高:年度等效可用系數(shù)增長明顯;年度強迫停運率大幅下降;發(fā)電啟動成功率達到100%;抽水啟動成功率也達到98%以上.等效可用系數(shù)的增長與當年計劃停役時間較少有直接的關系.強迫停運事件控制在1次，為2號水輪機組導水機構中導葉信號器位置開關固定螺栓松動，使摩擦片信號動作，導致正在發(fā)電運行的機組跳閘.機械零部件松動原因出在施工工藝上，抽水蓄能機組特殊的運行方式對設備、施工、維護、運行工作都帶來新的挑戰(zhàn).

2009年，發(fā)電啟動成功率繼續(xù)保持100%，抽水啟動成功率也接近100%，但是因為4號機的計劃停運時間同比增加了60%，所以年度等效可用系數(shù)比上年還是有所下降，當然這并不是說明電站的可靠性在下降，在剔除同比增加的計劃停運時間，2009年的等效可用系數(shù)與2008年的相仿.全年只發(fā)生了一次非計劃停役，原因是繼電保護500 kV變壓器保護微機差動VFC(A/D)變換器件松動，導致2號機強迫停運.

經(jīng)過近3年的數(shù)據(jù)分析，充分詮釋了利用可靠性分析和有針對性地重點巡視管理、設備改造、邏輯完善的方法的優(yōu)越性，真正做到了在系統(tǒng)中峰谷調(diào)配和正常供電的可靠、可用.根據(jù)電力工業(yè)部1996年發(fā)布的《電力行業(yè)一流水力發(fā)電廠考核標準》，混流可逆式機組的等效可用系數(shù)考核基礎值為83.5%，桐柏電站機組的等效可用系數(shù)遠遠超過該標準，并呈逐年遞增的良好趨勢[5］.而在機組啟動成功率的考核上，根據(jù)華東電網(wǎng)考核標準，除2007年抽水啟動成功率低于98.5%外，2008年、2009年每臺機組的啟動成功率都超過了該標準，綜合接近100%.

3 結語

提高抽水蓄能機組可靠性，除了以高標準，嚴要求的生產(chǎn)工作態(tài)度，加大設備缺陷的巡查排除力度，加強運檢人員在工作上的責任教育，力爭在計劃停運期間將所有不可靠因素排除，還要繼續(xù)用系統(tǒng)的統(tǒng)計方法和嚴格的分析方式，重點排查設備缺陷，做好設備的事故預想，切實做到沉著應對，爭取避免各種不可靠因素的發(fā)生.

[1]梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術[M］.北京:機械工業(yè)出版社，2000.

[2]中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.DL/T836－2003供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價規(guī)程[S］.北京:中國電力出版社，2003.

[3]中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.DL/T793－2001發(fā)電設備可靠性評價規(guī)程[S］.北京:中國電力出版社，2001.

[4]王利亞.淺談抽水蓄能機組可靠性管理[J］.廣東電力，2003(5):23－24.

[5]中國網(wǎng).電力可靠性監(jiān)督管理辦法[EB/OL］.2007－05－16[2011 －06 －20］.http://www.china.com.cn/law/flfg/txt/2007－05/16/content_8263281.htm.