邢臺縣增效擴容水電站試運行及建議

郝金貴

邢臺縣增效擴容水電站試運行及建議

郝金貴

（邢臺縣水力發(fā)電總站，河北邢臺054001）

農(nóng)村水電站的增效擴容改造都是在老舊電站基礎上進行的，其設備安裝、調(diào)整以及試運行都有別于新建電站。邢臺縣在增效擴容水電站試運行中，重視試運行準備工作，使各增效擴容水電站的試運行能順利進行，并對試運行過程中存在的問題提出了建議。

水電站；增效擴容；試運行；建議

河北省農(nóng)村水電站的增效擴容改造工作正在緊張進行中。邢臺縣農(nóng)村水電站增效擴容改造項目有2個，現(xiàn)都已試運行完畢。農(nóng)村水電站增效擴容改造都是在老舊電站基礎上進行，它的設備安裝、定值調(diào)整以及試運行都有別于新建電站。

1 概 述

1.1 基本情況

邢臺縣水電站增效擴容項目有野溝門水電站和石相河水電站。其中，野溝門水電站裝機容量3× 250kW，水輪機型號為HL260—WJ—50，發(fā)電機出口電壓0.4kV，為壩后式電站；石相河水電站裝機容量2×500kW，水輪機型號為HL110—WJ—60，發(fā)電機出口電壓6.3kV，為渠道引水式電站。增效擴容改造內(nèi)容主要有戶外變電站、發(fā)電機電壓設備、發(fā)電機勵磁、控制屏、水輪機軸承、水輪機轉輪、調(diào)速器等改造，并新增計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 試運行準備

野溝門水電站和石相河水電站增效擴容改造工程自2014年3月開始，到2014年7月初，完成了全部改造項目。在試運行準備工作中，我們在所有設備制造質量、安裝質量合格的基礎上，重點進行了三項準備工作：一是首先成立了試運行領導小組，小組成員進行崗位分工，明確責任；二是制定了試運行方案，確定各個設備的試運行項目和方法；三是參加試運行的人員都經(jīng)過了廠家現(xiàn)場培訓，達到基本熟悉和掌握新設備的操作技能水平。

1.3 試運行

2014年7月12日至7月16日，8月23日至9月3日，試運行領導小組利用野溝門水庫向下游水庫調(diào)水的機會，對2座電站進行放水調(diào)試和試運行。

試運行方案和內(nèi)項目按照電站設計和招標合同對設備性能和功能的要求進行。

試運行分兩個階段：第一階段是靜態(tài)試運行，主要是靜止電氣設備的送電試驗，如變壓器的充電、空載試驗，發(fā)電電壓設備的送電試驗；自動化屏和自動調(diào)速器程序設置、參數(shù)輸入，以及各個設備間在靜態(tài)情況下的聯(lián)動試驗等。第二階段是動態(tài)試運行，主要是水輪機組的空轉、空載、帶負荷、負荷調(diào)整、解列、停機、監(jiān)控等試運行。在此階段的試運行中，主要檢驗各自動化設備程序運行的正確性、可靠性和安全性；在程序運行正確、可靠的情況下，進行72h試運轉。

2座電站在2次試運行中，其靜止電氣設備運行正常；自動化設備和計算機監(jiān)控系統(tǒng)各個程序運行正常；通過對改造轉輪在不同流量下的出力與原轉輪運行出力記錄比較，改造轉輪與原轉輪在相同工況下出力達到設計要求；水輪機軸承溫升和運轉聲音正常。從2座電站的試運行情況看，基本達到預期目的。

2 建 議

2.1 重視改造設備和原有設備的配合

野溝門水電站水輪機改造中，保留了蝸殼、導水葉和尾水部分，對其余部分進行改造。在舊設備拆除前，中標廠家在現(xiàn)場進行了實際測量，目的就是為了在新設備就位時，能夠和原有設備很好的對接。但在新設備就位時仍出現(xiàn)了地腳錯位、水輪機大軸高程和發(fā)電機軸高程偏差等問題。分析原因，一是現(xiàn)場測量不準確，誤差大；二是原有設備在過去安裝過程中存在誤差，使各臺設備位置數(shù)據(jù)不一致。在改造過程中，我們要求廠家按規(guī)程進行了糾偏。

電站的安全運行取決于3個因素：一是設備的制造質量，二是設備安裝質量，三是運行管理。設備的制造質量取決于廠家實力，優(yōu)良的設備安裝質量和嚴格的運行管理則是通過我們的主觀努力而能夠做到的。增效擴容水電站改造，基本不是全部設備更換，而是關鍵部件改造。新設備和原有設備對接時，要特別注意像野溝門水電站出現(xiàn)的這樣或那樣的問題，不給設備安全運行留下隱患。

2.2 一些保護定值的確定

增效擴容水電站的設計往往缺少短路電流計算、繼電保護整定計算以及調(diào)節(jié)保證計算等，在試運行確定這些整定參數(shù)時，一般都參考原設計。增效擴容水電站都是在老水電站基礎上進行的，因此，參考原設計也是可以的；但是，從安全運行角度考慮，整定值確定要適當保守些。保護整定值主要有繼電保護整定和水輪機關閉時間確定。在繼電保護整定上，2座增效擴容水電站原繼電保護有電流速斷、過電流、過負荷、過電壓保護。新的自動化設備內(nèi)在程序的電流保護有過電流、過負荷保護，沒有電流速斷保護。經(jīng)過考慮，取消了電流速斷保護，將過電流有時限保護整定為過電流無時限保護。無論電流速斷保護和過電流保護，都是因為發(fā)電機內(nèi)部或者發(fā)電機外部發(fā)生了故障，只是故障類型和嚴重程度不同。按照電網(wǎng)三級安全保護要求，不管什么故障，都需要盡快地切除故障設備，以保護系統(tǒng)穩(wěn)定和安全。從農(nóng)村小水電作用和定位考慮，其保護也不要求大而全，只要能快速地切除故障，保護設置越簡單越好。我們將過電流有時限保護整定為過電流無時限保護，這樣更能反應和快速切除各種電流故障。按規(guī)定過電壓保護的整定倍數(shù)為1.5倍額定電壓，由于小電站的發(fā)電機絕緣級別都較低，或者發(fā)電機運行時間較長，絕緣水平有所降低，因此，整定倍數(shù)為1.5倍額定電壓對小發(fā)電機是有一定風險的。我們通常是將整定倍數(shù)定為1.1～1.25倍。水輪機關閉時間是在進行了調(diào)節(jié)保證計算后確定的，它兼顧了電站水錘上升值和機組速率上升值都在符合要求范圍內(nèi)。增效擴容水電站的技改一般沒有進行壓力管道改造，其壓力管道在經(jīng)過幾十年的運行后，強度有可能降低，也有的小水電站技改前沒有自動調(diào)速器，開關機全靠手動。因此，水輪機的關閉時間要考慮壓力管道運行安全。石相河水電站原設計水輪機關閉時間為5s，此次技改經(jīng)試驗定為7.5s，實測轉速上升率為53%，低于60%，但水錘壓力比計算值降低7.5m，間接保證了壓力管道安全。

增效擴容水電站新老設備都有，從農(nóng)村水電站的定位和安全運行角度出發(fā)，一些保護定值的確定應適當保守些。

2.3 自動化設備間參數(shù)的配合

水電站的增效擴容改造使電站的技術水平不止上了一個等級。自動化設備都是按照“無人值班”或“少人值守”設計，但不同的自動化設備來自不同的廠家，各個廠家的自動化設備參數(shù)要相互對接、配合，各自動化設備參數(shù)配合以及和水輪機組運行配合的程度如何，直接影響到水電站的自動化運行水平。自動化設備之間的參數(shù)配合主要在一體化屏和調(diào)速器。在“開機到發(fā)電”程序或自動準同期程序，一體化微電腦要尋找和捕捉并網(wǎng)時機。如果兩者的參數(shù)配合不好，一體化微電腦很難尋找和捕捉到并網(wǎng)時機，使并網(wǎng)時間很長，甚至捕捉不到并網(wǎng)機會。石相河水電站的2號機就曾出現(xiàn)這種情況，在多次調(diào)整和試驗后，自動準同期程序在2min之內(nèi)即可上網(wǎng)。

2.4 轉角變壓器的配備

石相河水電站的主變壓器為Y／△結線。主變壓器為Y／△結線時，因系統(tǒng)側和發(fā)電機側同期信號有30°相角差，因此，過去的設計中是在系統(tǒng)互感器側或發(fā)電機互感器側配備轉角變壓器。一體化控制屏本身有角度補償功能，一般可以不考慮配備轉角變壓器。但是，一體化控制屏同期系統(tǒng)有自動準同期和手動準同期兩個程序功能。在自動準同期程序中，其角度可以設置補償；在手動準同期程序中，如果沒有設置轉角變壓器，其角度得不到補償，在進行手動同期操作時，就會產(chǎn)生非同期情況，產(chǎn)生較大沖擊電流。所以，從便于在各種情況下運行和安全操作考慮，主變壓器為Y／△結線電站，在同期回路最好還是配備轉角變壓器。

2.5 運行人員的思維轉變

過去的常規(guī)自動化控制是有形的，無論是設備維護，還是保護整定，或是設備操作，運行人員在幾十年的工作中，腦子中形成了固定思維。而現(xiàn)今的自動化設備改造，沒有了看得見、摸得著的繼電器和機械調(diào)速等設備，代之的是無形的微電腦計算控制。運行人員的思維如果還停留在過去的技術框框中，不了解新的技術原理，就不會適應新的運行要求。石相河水電站在第二次試運行前，仍然按照過去的習慣在開機前對主開關進行回路聯(lián)動檢驗。檢驗時，在一體化屏或上位機進行合閘操作，主開關不動作；在高壓柜上現(xiàn)地合閘，計算機監(jiān)控顯示調(diào)速器故障。因為不了解微電腦控制原理，現(xiàn)場運行人員一時找不出原因。在經(jīng)過思考和討論后，認識這種現(xiàn)象不是設備故障，而是計算機監(jiān)控的一種程序控制。主開關合閘需要相應條件。在過去的主開關回路檢驗中，可以人為斷開相應條件，單獨進行主開關合閘檢驗；而在計算機監(jiān)控下，主開關合閘的相應條件無法斷開，這就拒絕了缺少條件的合閘操作，避免了非同期并列；這也是計算機監(jiān)控的優(yōu)勢之一。因此，讓運行人員盡快地學習新的知識，掌握新的運行技術，促進思維轉變，是電站管理者當前的一項重要任務。

2.6 盡快修訂制度和操作票

水電站的增效擴容改造使電站的現(xiàn)代化水平有了極大提高。要用好、管好新設備，一要樹立新思維，學習新知識；二要修訂制度，制定新的操作程序，用制度來規(guī)范和保證新設備的安全使用?，F(xiàn)代化設備投入使用，其程序控制省去了原有的一些操作，但新設備投入也有一定條件，這就需要制定新的操作程序?！皟善薄?、“三規(guī)”、“四制”是電站的基本安全管理制度，是杜絕“三違”的制度保證。新技術的學習和熟悉有一個過程，但制度的修訂和新的操作票制定卻是當務之急?？梢岳脧S家在電站調(diào)試期間，和各個廠家商討設備的操作程序和使用條件，掌握新操作票制定的技術要求。

3 結 語

農(nóng)村水電站增效擴容改造使各電站的技術水平有了一個質的飛躍，這些技術盡管是成熟的，在其他行業(yè)屢見不鮮，但對農(nóng)村水電站的運行者來說卻是新技術，需要盡快熟悉和掌握；新技術和技改電站融合，才能發(fā)揮出應有的經(jīng)濟效益。

責任編輯 吳 昊

2014－12－12

郝金貴（1957－），男，高級工程師，主要從事農(nóng)村水電站建設、運行、管理等工作。