三里坪水電站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)

三里坪水電站位于湖北省房縣境內(nèi)，距房縣縣城近50km，是南河流域干流梯級開發(fā)中的骨干工程，也是以防洪、發(fā)電為主，兼有灌溉、水庫養(yǎng)殖、庫區(qū)航運等綜合效益的水利樞紐工程。地下電站廠房裝有2臺混流式水輪發(fā)電機組，額定單機容量35MW，額定總裝機容量70MW；最大單機容量40MW，最大總裝機容量80MW。本文對該電站1#機組試運行試驗情況簡要介紹如下。

1 引水系統(tǒng)充水試驗

壓力鋼管保壓結(jié)束后對蝶閥層、尾水閘門、排水系統(tǒng)均進行了檢查，提尾水閘門進行蝸殼充水及蝶閥靜水啟閉試驗，打開蝶閥旁通閥和蝸殼放空閥，對尾水管進行充水，充水完成后，再進行1#蝸殼充水，蝸殼壓力達0.50MPa時全關(guān)充水閥，對技術(shù)供水管道進行沖洗，對技術(shù)供水系統(tǒng)、濾水器、電動閥、減壓閥等設(shè)備進行全面檢查，無異常后充水至0.99MPa，保壓6h，對壓力隧洞進行變形觀測和滲流滲壓觀測，一切正常。

2 機組首次啟動試驗

第一次手動開機，當機組被沖動后立即關(guān)調(diào)速器停機，開機過程中各部位人員對推力軸承、發(fā)電機風洞、水車室等部位進行監(jiān)視、監(jiān)聽，無異常。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)異常現(xiàn)象。提升轉(zhuǎn)速至100%額定轉(zhuǎn)速，測量無殘壓。導葉空載開度為22%，頻率保持在49.2Hz～49.9Hz，持續(xù)運轉(zhuǎn)2h20min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0.32mm，下導軸承最高瓦溫達58.2℃，水導軸承最高瓦溫達56.4℃，停機檢查。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2(IT66)(℃)33 0上機架水平振動0 001mmX向11Y向11推力軸承瓦溫4(IT68)(℃)33 2上機架垂直振動0 001mm18推力軸承瓦溫6(IT70)(℃)32 0定子機架水平振動0 001mmX向1推力軸承瓦溫8(IT72)(℃)32 8Y向1上導軸承瓦溫4(IT76)(℃)38 9上導軸承瓦溫8(IT80)(℃)40 5下導軸承瓦溫4(IT20)(℃)55 4定子鐵芯水平振動0 001mm112138下導軸承瓦溫10(IT26)(℃)58 6水導軸承瓦溫2(IT8)(℃)55 5水導軸承瓦溫6(IT12)(℃)56 4定子鐵芯垂直振動0 001mm112130上導油槽溫2(IT64)(℃)28 0下導油槽溫2(IT28)(℃)30 9頂蓋水平振動0 001mmX向0Y向3水導油槽溫2(IT16)(℃)46 7頂蓋垂直振動0 001mm8空氣冷卻器冷風(IT32)(℃)42 0空氣冷卻器冷風(IT36)(℃)41 6上導擺度0 001mmX向44Y向46空氣冷卻器冷風(IT30)(℃)43 1剪斷銷信號0下導擺度0 001mmX向310Y向295軸電流監(jiān)測量(A)0 10機組頻率(Hz)49 3下機架水平振動0 001mmX向55Y向51壓力鋼管水壓(MPa)1 0下機架垂直振動0 001mm1蝸殼末端水壓(MPa)0 94尾水管出口水壓(MPa)0 02水導擺度0 001mmX向116Y向122蝸殼進口水壓(MPa)0 93尾水管進口水壓(MPa)0 1尾水壓力脈動kPa115 5213頂蓋水壓(MPa)0 06

用直流焊機對轉(zhuǎn)子充磁，在對機組配重完畢后開機，下導擺度為0.18mm，較之前的0.35mm明顯減小，上導、水導擺度正常，機組各部位振動正常。測量定子無殘壓。

3 機組過速試驗

手動開調(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，經(jīng)檢查機組各部無異常。手動升至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；在對機組轉(zhuǎn)動部分進行檢查時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子上部部分磁極連接線移位、變形扭曲，經(jīng)分析為機組過速時產(chǎn)生，天津天發(fā)主機廠家人員現(xiàn)場察看后決定，為保證1#機組按期投產(chǎn)發(fā)電采取臨時處理方案，2#機組采取永久處理方案(永久處理方案由廠家研究提出并報業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理認可)。1#機組永久固定方式待2#機組投產(chǎn)發(fā)電后，按2#機組的固定方案進行整改。

1#機組臨時處理方案如下：

(1)將固定每組極間連接線的四個線夾及轉(zhuǎn)子引線的線夾全部拆除，并在極間連接線及轉(zhuǎn)子引線上加“適形氈”后重新固定；

(2)磁極線圈上與極間連接線連接的第一匝線圈已甩出部分，原則上不做復位調(diào)整，但離阻尼環(huán)固定螺桿較近的第一匝線圈需適當調(diào)整，調(diào)整過程中及調(diào)整后注意防止匝間短路。為了保證轉(zhuǎn)子不會發(fā)生接地現(xiàn)象，阻尼環(huán)固定螺桿上包扎一層“適形氈”、四層云母帶，最外層包扎玻璃帶一層，并固化成型；

(3)考慮到此次處理過程中，長極間連接線與磁極線圈連接的直線部位不好固定，為保證其不再扭轉(zhuǎn)變形，在長極間連接線直線部位上、下兩側(cè)加裝夾板并綁扎、固化成型。

對處理后的轉(zhuǎn)子進行交流阻抗和交流耐壓試驗，試驗合格。廠家再一次檢查定子接線，現(xiàn)場分析在轉(zhuǎn)子充磁后定子不能建立殘壓問題時，發(fā)現(xiàn)定子引線接線錯誤，會議確定由廠家對引線進行加班處理。

4 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～50.04Hz。

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。

5 發(fā)電機零起升流試驗

中控室自動開機，做短路升流試驗。發(fā)電機升流試驗用接地小車在里21處設(shè)短路點，將廠房施工外來電源用負荷開關(guān)接入勵磁變作為他勵電源。

在檢查里01斷路器時發(fā)現(xiàn)，合閘線圈燒毀，經(jīng)檢查為防跳控制回路接線時出錯，造成未儲能時合閘燒毀合閘線圈。經(jīng)同意現(xiàn)場采用手動合斷路器的方式繼續(xù)升流試驗，待廠家到場后再更換合閘線圈。發(fā)電機升流試驗，加勵磁后，分別升流到25%、50%、75%、100%，檢查短路范圍內(nèi)CT二次電流回路正確。測量發(fā)電機軸電壓為1.7V，檢查機組各部位擺度相對空載工況無變化，瓦溫穩(wěn)定，發(fā)電機定子繞組溫升正常。

6 發(fā)電機短路干燥

試驗按照廠家要求，定子電流控制在額定值的60%以內(nèi)，預備升溫8h，每小時以5℃～8℃的升溫速率進行，保溫24h，降溫10h，定子繞組最高溫度控制在75℃左右后進行保溫。分相做1#發(fā)電機定子2.5Ue直流耐壓試驗，拆開定子繞組出口引線及中性點引線，分相測量絕緣，分級進行2.5Ue直流耐壓與泄漏電流測量。定子繞組直流耐壓及泄漏電流值合格。

7 發(fā)電機升壓試驗

7.1 發(fā)電機零起升壓

手動開機，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)至發(fā)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分級繼續(xù)升壓至額定電壓，檢查升壓范圍內(nèi)一次設(shè)備帶電運行情況，良好。在100%Ue檢測上導軸承處擺度及水導軸承處擺度，無異常。

7.2 發(fā)電機空載特性試驗

機組在額定轉(zhuǎn)速下，作勵磁裝置起勵升壓試驗、合滅磁和跳滅磁開關(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(shè)計要求，并能在20%～120%額定發(fā)電機電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定及平滑調(diào)節(jié)。雙調(diào)節(jié)器之間和每個調(diào)節(jié)通道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(shè)計要求。

8 1#發(fā)電機帶1B主變及110kVGIS升流試驗

試驗短路點設(shè)在里1038地刀，處三相對地穩(wěn)態(tài)短路緩慢升流至發(fā)電機額定電流IN的25%，檢查母線保護、線路保護、主變及高壓配電裝置，工作正常；繼續(xù)升流50%、75%、100%IN，分別檢查發(fā)電機、封閉母線、主變壓器溫升發(fā)熱、外殼接地發(fā)熱情況，均正常。

9 并網(wǎng)帶負荷試驗

9.1 110kV母線沖擊試驗

里101、里1011、里1016、里104、里1041、里1046開關(guān)在分位置，里1036在合位置，里1049、里1019在合閘位置，其他地刀均在拉開位置，聯(lián)系地調(diào)對110kV線路倒送電，10∶15開始，合/分房121開關(guān)對110kV母線進行了三次沖擊，試驗中檢查線路PT(YH2)與母線PT(YH1)相序定相正確。

9.2 主變沖擊試驗

110kV母線用里101斷路器對主變及廠用變進行了5次沖擊試驗，每次沖擊間隔10min，結(jié)果正常。

9.3 機組假同期試驗

機組假同期并網(wǎng)試驗，斷路器里01拉至試驗位置，模擬其隔離開關(guān)為合，線路持續(xù)倒送電狀態(tài)，機組開機至空載狀態(tài)，啟動自動準同期裝置合斷路器。第一次試驗，同期點兩側(cè)取電壓相位不一致，錄波合閘信號給出后，不能達到同期標準。經(jīng)檢查，機組的電壓信號取至機端Uab，而系統(tǒng)電壓信號則取自主變高壓側(cè)PT Uab相，兩個電壓信號相位相差30°。經(jīng)更改系統(tǒng)電壓信號，取主變高壓側(cè)互01PT開口三角形繞組B相(相位相同)后，同期導前時間符合要求。試驗結(jié)束后拆除臨時措施，恢復正常接線。

9.4 機組并網(wǎng)帶負荷、甩負荷試驗

選用里01斷路器作為同期點，斷路器里01自動準同期合閘并網(wǎng)，由于調(diào)速器檢測不到并網(wǎng)斷路器合閘信號，無法跟蹤系統(tǒng)電壓而打開增負荷，立即進行了解列。經(jīng)檢查，調(diào)速器合閘信號接線有誤、CT出線接反。更改接線并調(diào)整勵磁空載參數(shù)后，重新進行并網(wǎng)試驗，成功完成了帶負荷與甩負荷試驗。

機組分別帶25%、50%、75%、100%的額定負荷進行甩負荷，其各參數(shù)見表2。

表2 機組甩負荷試驗各參數(shù)記錄

機組負荷(MW)8 7(25%)17 5(50%)27(75%)35(100%)記錄時間甩前甩中最大值甩前甩中最大值甩前甩中最大值甩前甩中最大值測量參數(shù)轉(zhuǎn)速(Ne)(%)100104 2100107 3100122 6100141 1導葉開度(%)35 611 146 111 157 5511 180 211 1上導+X擺度465249524511747124上導+Y擺度475347534812046128下導+X擺度240226247226236140188141下導+Y擺度251234251235241139196148水導+X擺度10985108102921068369水導+Y擺度14710514912913610513088蝸殼壓力(MPa)0 940 990 941 120 941 090 941 01上游水位(m)396 59下游水位(m)305 76試驗時間20∶1821∶0521∶1922∶00

注：機組甩100%負荷時用百分表實測下導擺度為0.15mm～0.20mm。

甩負荷試驗結(jié)束后，重新帶100%負荷，模擬發(fā)電機差動保護動作(傳動方式)進行硬關(guān)機試驗。試驗中機組同時跳發(fā)電機出口斷路器和緊急停機，甩負荷時機組最高轉(zhuǎn)速達138%Ne。試驗完成后進行了機組的全面檢查。

9.5 低油壓關(guān)導葉試驗

中控室自動開機并網(wǎng)，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3.0MPa時啟動自動停機流程，停機全過程無異常。機組在完成甩負荷試驗后，由中試所及勵磁和調(diào)速器設(shè)備廠家進行了勵磁系統(tǒng)空載特性及PSS試驗、調(diào)速器一次調(diào)頻試驗及水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模試驗，試驗合格。

10 連續(xù)72h并網(wǎng)試運行

三里坪機組成功并網(wǎng)連續(xù)運行72h，試運行期間，主機、主變等設(shè)備運行穩(wěn)定，機組各部油溫、瓦溫、機械擺度、振度等均在正常范圍內(nèi)；各監(jiān)測系統(tǒng)運行程序正確，監(jiān)測記錄準確；輔助設(shè)備工作可靠；調(diào)速器系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)性能良好，能滿足穩(wěn)定性和速動性要求。機組具備并入系統(tǒng)進行商業(yè)運行的條件。