陳團(tuán)軍（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠(chǎng)，云南　大理 675702）

小灣水電站機(jī)組開(kāi)機(jī)條件優(yōu)化措施探討

陳團(tuán)軍
（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠(chǎng)，云南大理 675702）

針對(duì)水電機(jī)組啟停頻繁的特點(diǎn)，對(duì)小灣電站開(kāi)機(jī)控制規(guī)律進(jìn)行了深入探討。研究了各種參數(shù)及機(jī)組開(kāi)機(jī)規(guī)律，對(duì)機(jī)組開(kāi)機(jī)流程啟動(dòng)源進(jìn)行了完善并提出優(yōu)化措施，對(duì)部分自動(dòng)化元器件加入冗余判斷，提高了流程判斷測(cè)點(diǎn)的科學(xué)性和機(jī)組開(kāi)機(jī)條件判斷及過(guò)程的可靠性，機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)成功率不斷提高。

機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)；開(kāi)機(jī)邏輯條件；優(yōu)化措施；小灣水電站

小灣水電站位于云南省鳳慶縣與南澗縣交界的瀾滄江上，電站以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、攔沙及航運(yùn)等綜合利用效益，系瀾滄江中下游河段梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第2級(jí)電站和龍頭水庫(kù)，電站水庫(kù)的庫(kù)容約150億m3。電站裝機(jī)容量6×700 MW，是目前700 MW水輪機(jī)當(dāng)中水頭最高（251 m）的水輪機(jī)。

2009年小灣水電站首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電運(yùn)行，自2012年以來(lái)，小灣水電廠(chǎng)倡導(dǎo)推行“無(wú)人值班、少人值守”模式，通過(guò)不斷對(duì)電站機(jī)組開(kāi)機(jī)流程啟動(dòng)源進(jìn)行完善和提出優(yōu)化措施，對(duì)部分自動(dòng)化元器件加入冗余判斷，提高流程判斷測(cè)點(diǎn)的科學(xué)性，提高機(jī)組開(kāi)機(jī)條件判斷及過(guò)程的嚴(yán)密可靠，不斷提高機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)成功率。本文總結(jié)了歷年機(jī)組開(kāi)機(jī)流程啟動(dòng)源完善情況及優(yōu)化措施。

1　自動(dòng)開(kāi)機(jī)條件流程簡(jiǎn)介

機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)（停機(jī)態(tài)至發(fā)電態(tài)）分為中控室上位機(jī)操作員站和機(jī)組現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)LCU兩部分。從自動(dòng)開(kāi)機(jī)的流程來(lái)看，影響到開(kāi)機(jī)成功率主要有開(kāi)機(jī)滿(mǎn)足條件、現(xiàn)地機(jī)組LCU運(yùn)行情況、調(diào)試器系統(tǒng)、筒閥系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行情況、發(fā)電機(jī)出口GCB隔離開(kāi)關(guān)及同期裝置的合閘回路等因素。為便于分析，把開(kāi)機(jī)條件分為靜態(tài)條件和動(dòng)態(tài)條件。靜態(tài)條件是指部分暫不會(huì)變化的信號(hào)，無(wú)需操作設(shè)備就已滿(mǎn)足的一些條件，如滿(mǎn)足條件中的各導(dǎo)軸承油位正常，各冷卻水正常，制動(dòng)風(fēng)閘均已落下等；動(dòng)態(tài)條件是指開(kāi)機(jī)過(guò)程中需對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的，如開(kāi)機(jī)過(guò)程中成功合閘發(fā)電機(jī)出口GCB隔離開(kāi)關(guān)、導(dǎo)葉接力器鎖錠拔出、筒閥全開(kāi)、調(diào)試器導(dǎo)葉受令調(diào)節(jié)、勵(lì)磁系統(tǒng)正常建壓、同期裝置正常投入等。

2　開(kāi)機(jī)靜態(tài)條件優(yōu)化措施

2.1各導(dǎo)軸承油槽油位狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。導(dǎo)軸承油槽磁翻板油位計(jì)由于機(jī)組主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力帶動(dòng)油槽油流甩動(dòng)造成油位計(jì)卡塞或是信號(hào)端子松動(dòng)等，機(jī)組停機(jī)后未復(fù)歸，開(kāi)機(jī)令下發(fā)，導(dǎo)軸承油槽油位異常，自動(dòng)開(kāi)機(jī)條件不滿(mǎn)足，開(kāi)機(jī)流程退出。

（2）原邏輯。各導(dǎo)軸承油槽油位正常判斷只判斷油位異常信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）不動(dòng)作。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)各導(dǎo)軸承油槽油位模擬量判斷，油位正常判斷條件為油位異常（開(kāi)關(guān)量）不動(dòng)作或油位模擬量在正常范圍內(nèi)與油位模擬量品質(zhì)為好，提高了測(cè)點(diǎn)可靠性。

2.2各冷卻水流量狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。因機(jī)組技術(shù)供水采用離心泵從尾水抽水供給，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)尾水位在991 m高程，上導(dǎo)軸承安裝在998 m高程，機(jī)組停機(jī)后上導(dǎo)軸承冷卻水管路進(jìn)氣，開(kāi)機(jī)令下發(fā)，技術(shù)供水泵啟動(dòng)后，由于上導(dǎo)軸承冷卻管路需要排氣，導(dǎo)致120 s內(nèi)上導(dǎo)冷卻水未上升至“流量低復(fù)歸”所需流量，造成開(kāi)機(jī)流程退出。

（2）原邏輯。各冷卻水流量正常判斷改為異常信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）不動(dòng)作。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)各冷卻水流量正常判斷改為流量異常信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）不動(dòng)作或流量模擬量高于低限值，提高了測(cè)點(diǎn)可靠性。

2.3主軸密封水壓力正常、水流量正常狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。主軸密封壓力開(kāi)關(guān)測(cè)壓管路存在堵塞、壓力開(kāi)關(guān)針閥未開(kāi)到位，造成主軸密封水投入不正常（水壓力不正常、水流量不正常），輔機(jī)開(kāi)啟或退出不成功，開(kāi)機(jī)流程報(bào)警、退出。

（2）原邏輯。主軸密封水壓力正常、水流量正常異常信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）不動(dòng)作。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)主軸密封水壓力正常、水流量正常異常信號(hào)（開(kāi)關(guān)量）不動(dòng)作或模擬量不越低限。

3　開(kāi)機(jī)動(dòng)態(tài)條件優(yōu)化措施

3.1筒閥全開(kāi)狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程，筒閥電氣控制柜內(nèi)開(kāi)出至監(jiān)控LCU柜的繼電器公共端短接片松動(dòng)，筒閥全開(kāi)硬接點(diǎn)信號(hào)未上送到監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)出筒閥未全開(kāi)，開(kāi)機(jī)流程退出；由于機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，筒閥6個(gè)接力器無(wú)桿腔壓力不均，筒閥動(dòng)作時(shí)由于6個(gè)接力器動(dòng)作行程偏差較大，筒閥發(fā)卡，停止動(dòng)作。

（2）原邏輯。開(kāi)機(jī)流程中設(shè)置筒閥未100%全開(kāi)信號(hào)開(kāi)關(guān)量；在關(guān)閉過(guò)程初始階段（100%～97.5%開(kāi)度）和開(kāi)啟過(guò)程初始階段（0～2.5%），比例閥全開(kāi)給接力器供油，分流器不投入運(yùn)行。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)筒閥未100%全開(kāi)信號(hào)開(kāi)關(guān)量或筒閥未100%全開(kāi)信號(hào)模擬量；取消筒閥動(dòng)作在關(guān)閉過(guò)程初始階段（100%～97.5%開(kāi)度）和開(kāi)啟過(guò)程初始階段（0～2.5%），比例閥全開(kāi)給接力器供油的小油路控制策略，直接接通主油路，比例閥投入調(diào)節(jié)，防止筒閥動(dòng)作發(fā)卡。

3.2調(diào)試器導(dǎo)葉開(kāi)限GV_Max_Limit賦值優(yōu)化

（1）修改原因。調(diào)速器開(kāi)機(jī)令發(fā)出后3 min內(nèi)機(jī)組轉(zhuǎn)速未上升到95%Ne，流程報(bào)警，啟動(dòng)停機(jī)流程?？菟谛硯?kù)水位消落較快，水頭下降后機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)間進(jìn)一步增長(zhǎng)，部分機(jī)組開(kāi)機(jī)至95%轉(zhuǎn)速時(shí)間延長(zhǎng)至180 s左右，須及時(shí)修改調(diào)試器電柜上的人工設(shè)置水頭與實(shí)際水頭相匹配。調(diào)速器收到開(kāi)機(jī)令后：①當(dāng)頻率小于45 Hz期間，導(dǎo)葉以0.25%/s的速率開(kāi)啟，最大開(kāi)至1.4倍空載開(kāi)度；②當(dāng)頻率在45～47.5 Hz期間，導(dǎo)葉給定為1.3倍空載開(kāi)度；③當(dāng)頻率大于47.5 Hz后，經(jīng)延時(shí)進(jìn)入空載態(tài)，進(jìn)行頻率閉環(huán)控制。其中①、②階段為開(kāi)機(jī)態(tài)，全過(guò)程中設(shè)置一個(gè)導(dǎo)葉開(kāi)限GV_Max_Limit（1.4倍空載開(kāi)度）是在開(kāi)機(jī)程序的初始化過(guò)程中執(zhí)行，若修改調(diào)試器電柜上人工水頭后未進(jìn)行PLC復(fù)位操作，GV_ Max_Limit仍是上次復(fù)位后的值，不進(jìn)行重新賦值，從而導(dǎo)致開(kāi)機(jī)過(guò)程中導(dǎo)葉開(kāi)限未能隨水頭變化而變化，造成開(kāi)機(jī)過(guò)程中導(dǎo)葉開(kāi)度受限，機(jī)組頻率上升較慢，從監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)調(diào)速器開(kāi)機(jī)令180 s后機(jī)組最高轉(zhuǎn)速升至94.7%，監(jiān)控系統(tǒng)判定機(jī)組開(kāi)機(jī)至空轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速95%）未成功，開(kāi)機(jī)流程退出，轉(zhuǎn)停機(jī)流程。

（2）原邏輯。調(diào)試器導(dǎo)葉開(kāi)限GV_Max_Limit賦值為1.4倍空載開(kāi)度的過(guò)程在開(kāi)機(jī)程序的初始化過(guò)程中執(zhí)行。機(jī)組監(jiān)控LCU開(kāi)機(jī)流程中“開(kāi)機(jī)至調(diào)速器”軟延時(shí)時(shí)間180 s。

（3）修改后邏輯。調(diào)試器導(dǎo)葉開(kāi)限GV_Max_ Limit賦值為1.4倍空載開(kāi)度的過(guò)程在開(kāi)機(jī)循環(huán)程序中執(zhí)行，確保每次調(diào)用開(kāi)機(jī)程序時(shí)該語(yǔ)句均被執(zhí)行，且避免修改調(diào)試器電柜上人工水頭后“導(dǎo)葉開(kāi)限”在不復(fù)位PLC的情況下受設(shè)置水頭控制。將機(jī)組監(jiān)控LCU開(kāi)機(jī)流程中“開(kāi)機(jī)至調(diào)速器”軟延時(shí)時(shí)間從180 s修改為300 s，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速上升時(shí)間裕度。

3.3調(diào)速器導(dǎo)葉接力器自動(dòng)鎖錠行程開(kāi)關(guān)投入/退出狀態(tài)判斷邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。由于調(diào)速器導(dǎo)葉接力器自動(dòng)鎖錠本體結(jié)構(gòu)、鎖錠塊偏移，鎖錠位置指示桿旋轉(zhuǎn)、晃動(dòng)，以致導(dǎo)葉接力器自動(dòng)鎖行程開(kāi)關(guān)信號(hào)不能準(zhǔn)確報(bào)出（實(shí)際鎖錠塊正確動(dòng)作），造成監(jiān)控收令鎖錠不定態(tài)，開(kāi)機(jī)條件不滿(mǎn)足，開(kāi)機(jī)流程退出。

（2）原邏輯。行程開(kāi)關(guān)通過(guò)調(diào)速器導(dǎo)葉接力器自動(dòng)鎖錠位置指示桿動(dòng)作測(cè)量鎖錠塊位置，行程開(kāi)關(guān)通過(guò)信號(hào)回路開(kāi)出鎖錠“投入”和“退出”信號(hào)。

（3）修改后邏輯。冗余增設(shè)光電式無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)與原行程開(kāi)關(guān)并聯(lián)在一起，任一行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作均能正確報(bào)出鎖錠“投入”和“退出”信號(hào)，防止鎖錠位置信號(hào)異常。

3.4導(dǎo)葉位移傳感器控制程序邏輯優(yōu)化

（1）修改原因。導(dǎo)葉位移傳感器用于測(cè)量導(dǎo)葉位移，將導(dǎo)葉位移信號(hào)送至調(diào)試器電柜和機(jī)柜作閉環(huán)控制。位移傳感器安裝有2個(gè)，正常工作一個(gè)主用，另一個(gè)備用。從機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，接連出現(xiàn)導(dǎo)葉位移傳感器滑塊脫落，使調(diào)速器系統(tǒng)反饋失真；當(dāng)導(dǎo)葉位移傳感器滑塊脫落時(shí)，程序無(wú)法判定導(dǎo)葉位移傳感器故障，不能將備用傳感器選擇為主用。致使機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)速，開(kāi)機(jī)失敗，流程退出。

（2）原邏輯。導(dǎo)葉位移傳感器滑塊為接觸式滑塊；程序無(wú)法判定導(dǎo)葉位移傳感器故障，不能將備用傳感器選擇為主用。

（3）修改后邏輯。將原來(lái)的接觸式滑塊改為懸浮式滑塊，避免了由于機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下因振動(dòng)、摩擦，導(dǎo)致傳感器滑塊與導(dǎo)葉接力器之間的鏈接螺栓松動(dòng)，造成滑塊脫落；對(duì)調(diào)速器導(dǎo)葉位移程序進(jìn)行修改，并傳入PCC控制器，當(dāng)主用導(dǎo)葉位移傳感器故障，控制程序自動(dòng)將備用傳感器選擇為主用。

3.5其他優(yōu)化措施

（1）由于調(diào)速器系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)配合不當(dāng)，調(diào)速器開(kāi)機(jī)過(guò)程中導(dǎo)葉開(kāi)度過(guò)大使機(jī)組頻率升高較高，導(dǎo)致調(diào)速器調(diào)節(jié)過(guò)程中超調(diào)量大，機(jī)組頻率調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)。在同期啟動(dòng)時(shí)調(diào)速器頻率未調(diào)節(jié)穩(wěn)定，不能滿(mǎn)足同期對(duì)頻率偏差的要求，同期裝置與調(diào)速器系統(tǒng)同時(shí)作用對(duì)機(jī)組頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致超調(diào)量大，同期超時(shí)退出，機(jī)組同期并網(wǎng)不成功。故為了減小開(kāi)機(jī)過(guò)程中導(dǎo)葉開(kāi)限，在監(jiān)控開(kāi)機(jī)流程中同期投入點(diǎn)延后，在調(diào)速器頻率穩(wěn)定后再投同期裝置，由180 s修改為300 s；同步修改投PT、選對(duì)象、啟同期時(shí)間，提高開(kāi)機(jī)成功率。

（2）取消500 kV 1～6號(hào)電纜開(kāi)關(guān)站側(cè)刀閘合閘位置判斷條件，機(jī)組檢修結(jié)束后首次啟動(dòng)自動(dòng)開(kāi)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)，電氣部分檢修安全措施尚未恢復(fù)，檢修啟動(dòng)過(guò)程中需采取強(qiáng)制測(cè)點(diǎn)辦法滿(mǎn)足開(kāi)機(jī)條件。從安全上分析，監(jiān)控系統(tǒng)強(qiáng)制測(cè)點(diǎn)屬解鎖操作，除操作監(jiān)護(hù)外沒(méi)有任何防誤閉鎖措施，從減少操作風(fēng)險(xiǎn)角度考慮取消該測(cè)點(diǎn)。

（3）增加同期裝置無(wú)故障和自準(zhǔn)位置，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān) GCB SF6氣壓低閉鎖，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)GCB分合閘線(xiàn)圈電源消失報(bào)警判斷，在開(kāi)機(jī)前將開(kāi)機(jī)流程中需要用到的重要設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判斷，提高開(kāi)機(jī)成功率。

（4）因機(jī)組“停機(jī)態(tài)”已判斷導(dǎo)葉全關(guān)和GCB分位，取消開(kāi)機(jī)時(shí)導(dǎo)葉全關(guān)、GCB分位條件判斷。

4　結(jié)語(yǔ)

影響開(kāi)機(jī)成功因素有許多，熟悉并掌握自動(dòng)開(kāi)機(jī)流程，掌握每個(gè)信號(hào)源、每條回路接線(xiàn)情況，就可用在較短時(shí)間內(nèi)及時(shí)消除開(kāi)機(jī)過(guò)程中的故障，從而提高機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)成功率。小灣水電站機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)一些機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)不成功的現(xiàn)象，經(jīng)分析查明原因后，不斷的對(duì)機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)滿(mǎn)足條件進(jìn)行完善和措施優(yōu)化，使流程中的各項(xiàng)條件更加科學(xué)、嚴(yán)密，機(jī)組運(yùn)行可靠性也不斷提高，確保了自動(dòng)開(kāi)機(jī)的操作順利。

［1］郭文濤.水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)優(yōu)化措施［C］//2012年江西省電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集.南昌：江西省電機(jī)工程學(xué)會(huì)，2012：184-186.

［2］李春露，楊建彬，陳映喜.小灣電廠(chǎng)無(wú)人值班整改1～6號(hào)機(jī)組監(jiān)控側(cè)邏輯實(shí)施配合方案［R］.大理：華能小灣水電廠(chǎng)，2014.

［3］盧鳳磊，柯文俊，等.小灣電廠(chǎng)異常處理匯編手冊(cè)［R］.大理：華能小灣水電廠(chǎng)，2013.

（責(zé)任編輯王琪）

Discussion on Starting Optimization of Hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station

CHEN Tuanjun
（Huaneng Hydro Lancang Xiaowan Hydropower Plant，Dali 675702，Yunnan，China）

The starting and shut-down of hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station is frequent.The laws of starting and shut-down controls for the hydro-generators in Xiaowan Hydropower Station are studied.By studying the parameters and laws of starting and shut-down，the starting process sources are improved and optimized and some automation components are added with redundancy judgment.These optimizations improve the scientific judgment of starting and shut-down process and the reliability of starting condition judgment，and continuously improve the success rate of unit automatic starting.

automatic starting of unit；starting logic condition；optimization；Xiaowan Hydropower Station

TM312.1（274）

A

0559-9342（2015）10-0018-03

2015-07-29

陳團(tuán)軍（1983—），男，云南大理人，工程師，主要從事水電站運(yùn)行維護(hù)管理工作.