水電站機電改造新技術(shù)探討

徐玉慶

(福建閩東電力股份有限公司，福建352100)

1 我國水電站設(shè)備的現(xiàn)狀

進入新世紀以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷飛躍和突破，我國的水電事業(yè)在建設(shè)和運行上都取得了豐碩的成果，整體技術(shù)實力躍居世界先進水平，并且在一定范圍內(nèi)引領(lǐng)著世界水利水電的發(fā)展。

雖然我國水電站機電一體化改造工程業(yè)績卓著，更換已淘汰或使用年限到期的機電設(shè)備，不但提高電站自動化水平，達到安全生產(chǎn)。同時也實現(xiàn)電站少量人值守或者沒有人值守的管理模式。但是我國在水電站技術(shù)設(shè)備的改革方面很落后，改造任務(wù)繁重。看到成績的同時也不能忽視它所存在的諸多問題［1］。

2 我國水電站存在的問題

我國水電站存在的問題主要有3個方面:①設(shè)備老化嚴重;②繼電保護自動化程度較低;③水電站管理效率低下。

2.1 設(shè)備老化嚴重

由于大部分水電站機電設(shè)備運行年代較久，使用情況已經(jīng)達到上限，設(shè)備陳舊老化嚴重，未技改的設(shè)備多為耗能、淘汰產(chǎn)品，性能上難以滿足電站運行的可靠性和水電站安全性評價要求。

此外，隨著水電站自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，有必要將電站改造成少人值守運行管理模式，提高效率、增加發(fā)電量、減少運行人員勞動強度［2］。

機組自動化屏采用常規(guī)繼電器控制，設(shè)備老化，觸點可靠性差。由于機組自動化元件欠缺較多，機組啟動只能現(xiàn)地開停機，無法實現(xiàn)一個脈沖或一個控制命令開停機操作。

2.2 繼電保護自動化程度較低

水電站采用分立元件保護裝置，繼電器為電磁式繼電器和晶體管繼電器，使用年限長久，性能上難以滿足要求，而且市場上已無備品可買，繼電保護的可靠性和選擇性難以滿足要求。

大部分變壓器屬耗能、淘汰產(chǎn)品。高低壓開關(guān)，均是早期產(chǎn)品，經(jīng)常出現(xiàn)機構(gòu)卡澀、拒動現(xiàn)象，無法實現(xiàn)備自投功能，可靠性難以滿足要求。此外，普遍存在著機組絕緣等級低的問題［3］。

2.3 水電站管理效率低下

我國小水電站營業(yè)粗放，許多管理辦法都是源自于國外，照抄展板，存在業(yè)務(wù)和流程管理脫節(jié)、跨部門協(xié)調(diào)困難、溝通不暢的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的開會、發(fā)文等方法，信息傳遞效率低。

整體項目的運作平臺缺乏管理和疏通;建設(shè)單位間在知識經(jīng)驗共享、積累方面存在障礙;項目經(jīng)驗的重用性不高等。

3 水電站機電改造新技術(shù)策略分析

3.1 利用計算機技術(shù)進行系統(tǒng)監(jiān)控

采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，安全可靠、實用經(jīng)濟、技術(shù)先進，易于維護、有較強的升級換代能力。技改后提高電站自動化管理水平，提高發(fā)電效益，減少運行勞動強度，實現(xiàn)電站少人值守運行管理方式。

對主機進行實施監(jiān)控，并進行監(jiān)控作用。通過使用雙機熱備用的方法，這樣能夠?qū)λ械男畔⑦M行監(jiān)控，比如一次主接線圖、電氣潮流圖、水輪發(fā)電機組等設(shè)備的狀態(tài)都可以進行詳盡地認識，進行有效的各種數(shù)據(jù)的有效記錄、以及各種故障信息的有效反映，能夠進行有效的機組的開機、停機、增減功、空載、空轉(zhuǎn)、增減磁等操作的掌控和操作，還能夠有效地控制斷路器及電動隔離刀閘等分合閘。

一般情況下在主操作員站上進行操作，另一臺工作站作為備用。當主操作員工作站故障時，可以實現(xiàn)備操作員工作站向操作員主工作站轉(zhuǎn)化的方式。各站之間采用冗余主備工作方式，防止一臺發(fā)生故障影響整個系統(tǒng)工作的現(xiàn)在的發(fā)生［4］。

3.2 機組轉(zhuǎn)速測控器

轉(zhuǎn)速裝置應(yīng)首選SPCT1/4 轉(zhuǎn)速測控器，該裝置通過采用測頻和測周期這兩種方式。測頻的主要方面就是對兩路霍爾開關(guān)信號進行監(jiān)控，加上l 路frr(永磁機或電壓互感器)信號(兩路中較大者)進行篩選;兩路frr(永磁機或電壓互感器)信號是測周期方式的主要內(nèi)容，加上一路霍爾開關(guān)信號(兩路中較大者)進行篩選。輸出7個反映不同轉(zhuǎn)速的開關(guān)量輸出供現(xiàn)場使用［5］。

機組出現(xiàn)過速問題時能夠有效地記憶并顯示出來轉(zhuǎn)速 的最大值，很容易地解決機組事故和甩負荷試驗過速等問題。如果輸入信號在裝置正常運行中出現(xiàn)問題，板燈會點亮報警，但是與此同時只要有一路信號正常，SPCTl/4 轉(zhuǎn)速測控器仍能穩(wěn)定工作。

進口控制器是該測控器的主控器。它的測量方式是4 通道并行冗余，能夠?qū)崿F(xiàn)硬件看門狗，軟件差分抗干擾等多重的效果。動作接點可靠、測量精度高、易操作等是它的最大優(yōu)點。

3.3 自動準同期裝置

以往的手動準同期裝置通常存在以下缺陷:①合閘時機很難把握，對操作人員的要求較高;②合閘時機的隨意性大，電氣傳動和機械的延時性很難有效地配合斷路器的固有合閘時間，容易對非同期合閘、對斷路器和發(fā)電機以及電氣系統(tǒng)造成較大的沖擊;③很難進行有效地自動調(diào)節(jié)。特別是頻率(轉(zhuǎn)速)，必須由電氣與水機運行人員多次聯(lián)系調(diào)節(jié)，使并網(wǎng)操作需要較長時間。

微機準同期裝置主要功能有:在并網(wǎng)的時候，可獨立設(shè)置機組的各種參數(shù)均，能夠自動顯示測量“斷路器操作回路實際合閘時間”。

對于均頻控制系數(shù)、斷路器合閘導(dǎo)前時間、合閘允許頻差、均壓控制系數(shù)等都能夠自動顯示時間;同時還具備過壓保護功能，在出現(xiàn)ll5%額定電壓的高壓的時候，能夠立即輸出降壓信號，閉鎖加速控制回路，使之恢復(fù)正常。因此它又較強的均頻、均壓性能，能夠有效地促成準同期條件，實現(xiàn)較大的快速性。

裝置可以準確地捕捉到第一次出現(xiàn)的準同期時機，因為合閘控制對于軟件、硬件進行了有效閉鎖。在很大程度上保證發(fā)電機在相差允許的情況下并入電網(wǎng)。更改為自動準同期裝置后，機組從開機令發(fā)出到機組并上系統(tǒng)只需要50 ～90 s。發(fā)電機并網(wǎng)前空轉(zhuǎn)能耗下降同時機組并網(wǎng)時的沖擊明顯減小。

4 結(jié) 語

水電站機電安裝工程的改造和技術(shù)的革新，不是一勞永逸的，是需要通過不斷的探索和創(chuàng)新，運用科學(xué)的技術(shù)手段進行技術(shù)和設(shè)備的更新?lián)Q代。隨著計算機在各行各業(yè)的普及，水電站機電工程也可依靠結(jié)合計算機管理和多方軟件的結(jié)合模擬優(yōu)化，只有遵循時代的發(fā)展，利用科學(xué)進行技術(shù)升級，水電站才會更加的造福于人類，使人類步入真正的科技創(chuàng)新時代。

［1］焦雄. 信息技術(shù)在水電站機電設(shè)備安裝中的應(yīng)用研究［J］. 科技資訊，2011(18):129．

［2］許芝草. 公伯峽水電站機電安裝工程的監(jiān)理［J］. 西北水電，2005(04):66－70．

［3］翟建麗. 水電站機電安裝工程竣工資料整編與管理［J］.甘肅科技，2010，26(20):45－46.

［4］王民浩，王小拾，楊志剛，鄭新剛. 水電建設(shè)工程安全設(shè)施的“三同時”管理［J］. 水力發(fā)電，2005，31(08):7－10.

［5］鄧德滿. 蔣家嘴泵站電氣主接線設(shè)計淺析［J］. 湖南水利水電，2010(04):88－91．