中梁一級水電站1#機組啟動試運行試驗

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

中梁一級水電站一號水輪發(fā)電機組于2012年7月15日前通過聯(lián)合檢查驗收，具備充水條件，2012年7月15日上午8時，進行壓力鋼管充水試驗，7月17日上午9時，充水至1.9MPa，完成充水。

首臺機組啟動試運行階段試驗任務包括機組充水、首次啟動、空轉(zhuǎn)試驗、自動開停機、發(fā)電機升流升壓、機組帶主變及110kV開關(guān)站設備、72h試運行等7個子項，逐項進行了檢查和驗證試驗，完成首臺機組啟動試運行大綱所確定的1#機組升壓至額定電壓10.5kV，經(jīng)1#機組出口斷路器送至主變，并升壓至110kV，經(jīng)主變高壓側(cè)斷路器與系統(tǒng)并網(wǎng)。本文主要介紹該電站1#機組啟動試運行試驗，因篇幅所限，僅介紹了充水試驗，機組首次啟動試驗、空轉(zhuǎn)試驗、機組自動開停機試驗及發(fā)電機短路升流升壓試驗。

1 充水試驗

1.1 充水試驗

2012年7月15日8時引水隧洞充水試驗開始，上游水位檢測627m，尾水位421m，首先對壓力鋼管充水(初定充水至0.2MPa水壓)，9∶30準備就緒，10kV線路停電，10時對充水閥進行兩次提落試驗，均能正常提落。啟動充水閥，對壓力隧洞和壓力鋼管充水至0.2MPa水壓后，檢查蝶閥無滲漏情況發(fā)生；13∶30再次充水，閥門開啟200mm，充水至0.6MPa水壓后，檢查各部無滲漏情況發(fā)生；最后充水至1.0MPa水壓后關(guān)閉充水閥，檢查各部無滲漏情況發(fā)生，保壓12h壓力正常無明顯下降。7月16日10時打開進水口檢修閘門沖水閥，直接將引水隧洞充水至水壓1.5MPa，關(guān)閉充水閥檢查各部位無明顯滲漏情況發(fā)生，保壓12h壓力無明顯下降。7月17日9時打開進水口檢修閘門充水閥，充水至1.9MPa水壓后，檢查各部位無明顯滲漏情況發(fā)生，保壓12h壓力無明顯下降。最后將進水口檢修閘門提起至鎖定位置，完成整個引水隧洞的充水。

1.2 尾水、蝸殼充水及蝶閥靜水啟閉試驗

2012年7月18日9∶30廠房蝶閥層、尾水閘門、排水系統(tǒng)檢查完畢，9∶50尾水檢修閘門提至鎖定位置，打開蝸殼放空閥，對尾水管和蝸殼進行充水。7月19日14∶30整個充水過程結(jié)束后，打開1#機組蝶閥旁通閥進行尾水平壓工作，整個平壓過程分別在上游進水口、廠房的蝶閥處，專人對水位、設備等進行觀察，壓力鋼管與壓力隧洞相接處，均無異常情況。蝶閥前后平壓后，進行了1#機組蝶閥靜水啟閉試驗，開啟/關(guān)閉時間經(jīng)調(diào)整后反復試驗數(shù)據(jù)分別為87s/97s。主閥、旁通閥、鎖錠裝置均工作正常，手動及現(xiàn)地自動操作過程中，液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，位置信號指示正確，自動操作動作程序符合設計要求。

2 機組首次啟動試驗

2012年9月1日18∶13，機組首次啟動，機組被沖動后立即關(guān)調(diào)速器停機，開機過程中對推力軸承、發(fā)電機風洞、水車室等部位進行監(jiān)視、監(jiān)聽，無異常；19∶10第二次手動開機，轉(zhuǎn)速逐級升速至25%、50%、75%時，各監(jiān)視部位均未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

但在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，測振測擺裝置測出的數(shù)據(jù)與中鼎科研所和實際所測的數(shù)據(jù)不一致，差距較大，經(jīng)討論決定，以中鼎科研所的數(shù)據(jù)為準，隨后提升轉(zhuǎn)速至100%額定轉(zhuǎn)速，測量無殘壓。導葉空轉(zhuǎn)開度為11.3%，頻率保持在49.97Hz～50.02Hz，持續(xù)運轉(zhuǎn)1h40min后，機組各部位溫度與擺度振動值均保持穩(wěn)定，機組下導擺度偏大，達0.37mm，上導軸承最高瓦溫達53.5℃，水導軸承最高瓦溫達52.9℃，20∶51停機。根據(jù)現(xiàn)場各測量數(shù)據(jù)及動平衡計算，決定對機組轉(zhuǎn)子進行配重。詳細數(shù)據(jù)見表1。

表1 機組額定穩(wěn)定運行時各部數(shù)據(jù)記錄

機組轉(zhuǎn)速100%推力軸承瓦溫1(單位)(℃)28 6上機架水平振動0 001mm36推力軸承瓦溫2(單位)(℃)33 2推力軸承瓦溫4(單位)(℃)30 1推力軸承瓦溫6(單位)(℃)29 1上導軸承瓦溫1(單位)(℃)53 5上機架垂直振動0 001mm19上導軸承瓦溫4(單位)(℃)50 3下導軸承瓦溫1(單位)(℃)43 3下導軸承瓦溫4(單位)(℃)40 5水導軸承瓦溫1(單位)(℃)52 9頂蓋水平振動0 001mm44水導軸承瓦溫2(單位)(℃)50 5上導油槽溫2(單位)(℃)24 1下導油槽溫2(單位)(℃)29 7水導油槽溫2(單位)(℃)45 1頂蓋垂直振動0 001mm14空氣冷卻器熱風(單位)(℃)32 5空氣冷卻器熱風(單位)(℃)32 9空氣冷卻器冷風(單位)(℃)30 8剪斷銷信號0上導擺度0 001mm下導擺度0 001mmX向130Y向211X向231Y向365軸電流監(jiān)測量(A)0 10機組頻率(Hz)50 01下機架水平振動0 001mm30壓力鋼管水壓(MPa)1 9下機架垂直振動0 001mm21蝸殼末端水壓(MPa)1 79水導擺度0 001mmX向175尾水管出口水壓(MPa)0 02Y向133蝸殼進口水壓(MPa)1 81尾水管進口水壓(MPa)-0 01尾水壓力脈動kPa120 0213 0頂蓋水壓(MPa)0 06

2012年9月1日，用直流焊接對轉(zhuǎn)子充磁。22∶10在對機組第一次配重完畢后，22∶16開機，下導擺度為0.20mm，較之前的0.37mm明顯減小，水導擺度正常，機組各部位振動正常，上導擺度有少量增加；23∶10對轉(zhuǎn)子第二次配重，重新開機后，下導擺度降為0.15mm，上導擺度降為0.14mm，機組各部位振動正常。測量定子無殘壓。詳細數(shù)據(jù)見表2。

表2 機組各部位振動數(shù)據(jù)

項 目配重前第一次配重后第二次配重后上機架水平振動0 001mm362522上機架垂直振動0 001mm192219頂蓋水平振動0 001mm444036頂蓋垂直振動0 001mm141412上導擺度0 001mmX向130151140Y向211186118下導擺度0 001mmX向23111293Y向365198148下機架水平振動0 001mm302419下機架垂直振動0 001mm211816水導擺度0 001mmX向175139138Y向13310888尾水壓力脈動(kPa)119 519 920 0219 319 219 6

3 空轉(zhuǎn)試驗

3.1 手動停機及停機后的檢查

20∶04機組在調(diào)速器柜手動正常停機，當轉(zhuǎn)速降至35%ne時手動加風閘，當轉(zhuǎn)速降至零轉(zhuǎn)速后，手動解除制動閘停機過程正常。停機后投入鎖定，對機組各部進行檢查。

3.2 過速試驗

2012年9月4日16∶05，機組過速試驗準備完成，人員及試驗儀器到位，機組處于額定轉(zhuǎn)速，手動緩慢開調(diào)速器，當機組轉(zhuǎn)速達115%ne時，測量各部振動擺度，校核轉(zhuǎn)速繼電器115%接點動作情況，然后返回到額定轉(zhuǎn)速運行。穩(wěn)定后，經(jīng)檢查機組各部無異常，手動升機組轉(zhuǎn)速，當機組轉(zhuǎn)速升至140%ne時，機械過速裝置正確動作并聯(lián)動關(guān)閉蝶閥，機組停機。停機后做好安全措施，全面檢查機組轉(zhuǎn)動部分。數(shù)據(jù)記錄見表3。

2012年9月4日對機組轉(zhuǎn)動部分進行檢查，無異常情況發(fā)生，對機組各部件連接螺栓檢查，也無松動情況產(chǎn)生。

2012年9月5日上午對定子進行直流電阻、絕緣電阻測試，測量結(jié)果無異常。因絕緣電阻偏小不滿足直流耐壓試驗要求，確定待短路干燥后進行直流耐壓試驗，并擇機進行交流耐壓試驗。

4 機組自動開停機試驗

2012年9月5日13∶30手動開機，測量殘壓12V，正相序。為達到定子干燥目的，全關(guān)定子冷卻器冷卻水，調(diào)整上、下導軸承冷卻器供水壓力0.11MPa，水導軸承冷卻器供水壓力0.18MPa。13∶36開始調(diào)速器手動/自動切換試驗，導葉接力器無明顯擺動，機組在調(diào)速器自動控制狀態(tài)下運行。自動運行頻率變化范圍：f=50.03～49.96，導葉開度：11.3%～11.6%，油壓裝置油泵啟動間隔時間大于1h。機組穩(wěn)定后于14∶30開始了調(diào)速器空載試驗，結(jié)果如下：

表3 機組過速試驗數(shù)據(jù)

機組轉(zhuǎn)速(ne)100%115%140%最大值100%最大值0%上導軸承擺度(0 001mm)X=140Y=118X=225Y=198X=140Y=118X=249Y=284下導軸承擺度(0 001mm)X=93Y=148X=114Y=161X=93Y=148X=274Y=427水導軸承擺度(0 001mm)X=138Y=88X=146Y=91X=138Y=88X=215Y=225頂蓋振動(0 001mm)水平368336101垂直12431266上機架振動(0 001mm)水平364036140垂直19421976下機架振動(0 001mm)水平30253068垂直21282130抬機量(0 01mm)推力軸承瓦溫(℃)37 137 237 136 4上導軸承瓦溫(℃)61 862 461 861 7下導軸承瓦溫(℃)49 149 249 148 7水導軸承瓦溫(℃)58 558 758 558 7蝸殼末端壓力(MPa)0 940 940 941 00尾水管進口壓力(MPa)0 10 10 10 1接力器行程(mm)140導葉開度(%)11 322 311 339 00抬機量百分表計數(shù)范圍下導軸承擺度(0 001mm)368水導軸承擺度(0 002mm)170

注：振擺單位0.001mm(雙幅值)

4.1 調(diào)速器空擾試驗

調(diào)速器的運行參數(shù)選擇(擾動試驗)，選擇的最優(yōu)參數(shù)為：Bp=4%，Bt=110%，Td=8s，Tn=0.2s，導葉開度=19.5%。調(diào)速器自動運行方式，頻率穩(wěn)定在49.96Hz～50.03Hz。

上擾：擾前頻率給定Fg=48.00Hz，擾后頻率給定Fg=52.00Hz

試驗結(jié)果：超調(diào)量=1.33%，調(diào)整時間=23s，振蕩次數(shù)=0

下擾：擾前頻率給定Fg=52.00Hz，擾后頻率給定Fg=48.00Hz

試驗結(jié)果：超調(diào)量=1.33%，調(diào)整時間=23s，振蕩次數(shù)=0

擾動試驗顯示調(diào)速器調(diào)節(jié)性能良好，動態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)于國標要求。

4.2 調(diào)速器切換試驗

手、自動切換，運行穩(wěn)定無擾動；測頻方式切換(殘壓)，運行穩(wěn)定無擾動；交直流切換，運行穩(wěn)定無擾動；切導葉反饋試驗，正常。調(diào)速器試驗結(jié)束后手動停機。

4.3 自動開停機試驗

2012年9月5日16∶26，進行自動開停機，經(jīng)對技術(shù)供水壓力開關(guān)接點調(diào)整后自動開機正常。自動停機流程正常，停機到剎車制動時間1min36s，制動到停機1min10s。緊接著機組在空轉(zhuǎn)的情況下進行低油壓關(guān)導葉試驗。退出低油壓保護接點，切斷壓力油泵交流電源，通過排卸油閥門，人為降低調(diào)速器壓力油罐的油壓直到低油壓關(guān)機整定值12.0MPa時啟動自動停機流程，機組進行自動停機，停機全過程無異常。

5 發(fā)電機短路升流升壓試驗

5.1 發(fā)電機短路升流試驗

2012年9月6日測量定子絕緣R60/R15=80MΩ/20MΩ，轉(zhuǎn)子整體絕緣3MΩ，16∶31手動開機，準備短路升流試驗。發(fā)電機升流試驗用銅牌在發(fā)電機出線柜電流互感器上短接，將廠房一段10kV母線電源經(jīng)壩頂變進線柜接入勵磁變作為他勵電源。

機組各部穩(wěn)定后17∶30發(fā)電機升流試驗開始，調(diào)速器切手動運行。加勵磁后，分別升流到25%、50%、75%、100%發(fā)電機額定定子電流值，檢查短路范圍內(nèi)CT二次電流回路正確。在定子額定電流下測量發(fā)電機軸電流為0.11A，檢查機組各部位擺度相對空載工況無變化，軸承瓦溫穩(wěn)定，發(fā)電機定子繞組溫升正常。20∶01錄制發(fā)電機三相短路特性上升曲線和短路特性下降曲線，并在發(fā)電機額定電流下，跳開滅磁開關(guān)，錄制發(fā)電機短路滅磁過程的錄波圖。發(fā)電機短路特性試驗數(shù)據(jù)見表4，短路特性曲線見圖1。

5.2 發(fā)電機升壓試驗

2012年9月7日上午10∶37分手動開機，機組各部運行正常。合滅磁開關(guān)，零起升壓至25%UN，檢查升壓范圍內(nèi)PT二次側(cè)至主變保護、故障錄波、勵磁、調(diào)速器、機組測量及中控室測量顯示等各系統(tǒng)電壓量的幅值、相位正確，三相平衡。測量發(fā)電機出口PT二次側(cè)電壓、相序、開口三角形電壓正常。按50%，75%，100%UN繼續(xù)升壓至額定電壓檢查升壓范圍內(nèi)一次設備帶電運行情況良好。每階段測量發(fā)電機出口PT二次側(cè)電壓、相序、開口三角形電壓正常。在100%Ue檢測上導軸承處擺度、水導軸承處擺度無異常。

表4發(fā)電機短路特性試驗數(shù)據(jù)

額定電流百分比定子電流(A)轉(zhuǎn)子電流(A)0 070109 31225 4460 135210 1152 8750 197305 72478 8550 265410 651106 9940 326506 144132 5990 393610 183159 8610 458711 435186 7030 517801 893210 4630 584906 248237 9760 6481005 137265 3750 7141107 945292 0790 7761205 098315 6630 8261281 911338 1250 8931386 299371 2770 9541480 519396 831 0051559 262408 291 0261591 721415 081 0281595 942421 0391 0461622 788425 388

圖1 1#發(fā)電機三相短路特性曲線

5.3 發(fā)電機空載勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整和試驗

機組在額定轉(zhuǎn)速下，作勵磁裝置起勵升壓試驗，變滅磁和跳滅磁開關(guān)滅磁試驗。檢查勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動電壓調(diào)節(jié)器和自動勵磁電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)范圍，符合設計要求，并能在20%～120%額定發(fā)電機電壓范圍內(nèi)進行穩(wěn)定并平滑調(diào)節(jié)。

雙調(diào)節(jié)器之間和每個調(diào)節(jié)通道的AVR和AER之間的切換，在額定電壓下測量軸電壓；過勵、斷線、過壓、均流等保護的調(diào)整及模擬動作試驗，都符合設計要求。