探析水電廠機(jī)組AGC 運(yùn)行影響及控制方案

鄒奇珍

國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司水電分公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

AGC 廣泛應(yīng)用于水力發(fā)電站，在提高水力發(fā)電站的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也給水力發(fā)電站的設(shè)備帶來(lái)了許多安全問(wèn)題。為了更好地推動(dòng)水電站自動(dòng)化、智能化，相關(guān)人員應(yīng)該充分分析AGC 運(yùn)行下的水電站所發(fā)生的問(wèn)題，并解決這些問(wèn)題，推動(dòng)中國(guó)水電站的可持續(xù)發(fā)展。

1 水電機(jī)組參加AGC 運(yùn)行后的主要變化

在現(xiàn)有的模式，調(diào)峰負(fù)荷的時(shí)候，如果有必要調(diào)整水力發(fā)電站的負(fù)荷必須要求機(jī)組處于滿負(fù)荷的工作狀態(tài)，所以，需要調(diào)整1 臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷以便于滿足系統(tǒng)調(diào)頻。AGC 在水力發(fā)電站運(yùn)行的情況下，調(diào)度需要多個(gè)機(jī)組與電力網(wǎng)連接。調(diào)度自動(dòng)裝置根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的需要，控制和調(diào)整單元的負(fù)荷，使負(fù)荷在一定范圍內(nèi)變化。水力發(fā)電站的機(jī)組運(yùn)行在根據(jù)調(diào)度指令起動(dòng)并入電力系統(tǒng)和投入AGC調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)后，參與系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)。其運(yùn)行方式與傳統(tǒng)運(yùn)行方式的區(qū)別在于: 水力發(fā)電站的多個(gè)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)頻繁地調(diào)整負(fù)載，并且調(diào)整周期短，幅度大[1]。

2 AGC 運(yùn)行方式對(duì)水力發(fā)電機(jī)組的影響

2.1 降低執(zhí)行效率

AGC 在水力發(fā)電站運(yùn)行后，由于機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行中的工作效率非常低，消耗的水量也相應(yīng)地增加。

2.2 頻繁調(diào)節(jié)的影響

2.2.1 增加磨損

AGC 投入運(yùn)行后，水力發(fā)電站的機(jī)組負(fù)荷的變動(dòng)是非常頻繁，水車的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)的頻率增多，水車的引水機(jī)構(gòu)（例如，軸罩、活塞環(huán)、接力器等）的磨損消耗增大。接力器導(dǎo)油管密封件磨損加劇，可能發(fā)生漏油問(wèn)題；機(jī)組負(fù)荷的頻繁變動(dòng)的過(guò)程中，導(dǎo)葉的反饋，使鋼絲繩索斷撕裂，影響機(jī)組的調(diào)節(jié)控制，鋼絲繩索在更換的過(guò)程中，還需要停下機(jī)組進(jìn)行處理，對(duì)水力發(fā)電廠的發(fā)電效率產(chǎn)生一定的影響。同時(shí)影響調(diào)節(jié)信號(hào)的有效傳遞，會(huì)在機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)頻繁的情況下而且還會(huì)對(duì)導(dǎo)葉反饋鋼帶式電位器造成一定的磨損時(shí)發(fā)生；在繼電器的情況下，過(guò)度的往復(fù)操作會(huì)引起壓力輸油管的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)誘發(fā)輸油管脫落，更有可能引起嚴(yán)重的安全事故[2]。

2.2.2 導(dǎo)葉套筒L 型密封件斷裂

調(diào)節(jié)工作的頻繁加速會(huì)引起誘導(dǎo)葉軸的頻繁往復(fù)旋轉(zhuǎn)，并有可能引起L 型密封件的變形。這種變形達(dá)到一定的極限就會(huì)發(fā)生斷裂，造成瓶蓋漏水。

2.2.3 增加壓油裝置的供油量

水力發(fā)電站在圧油系統(tǒng)裝置的容量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，水車的間歇期存在一樣被設(shè)計(jì)，因此AGC 運(yùn)行后，負(fù)荷的頻繁變動(dòng)，導(dǎo)致油泵對(duì)應(yīng)頻繁啟動(dòng)一樣，不停歇的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致油泵的使用壽面縮短，這都是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致的。同時(shí)，頻繁的開(kāi)關(guān)電源也到導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電源故障的問(wèn)題產(chǎn)生[3]。

2.2.4 水車轉(zhuǎn)輪翼的工作應(yīng)力變化

根據(jù)工作不同，水車轉(zhuǎn)輪承受的應(yīng)力也不同。什么樣的情況會(huì)造成轉(zhuǎn)輪輪葉片的磨損和金屬疲勞呢？那么就是AGC 頻繁運(yùn)轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)輪葉片不斷的變化動(dòng)作，急速的狀態(tài)下承受水應(yīng)力的變化導(dǎo)致的磨損和疲勞的產(chǎn)生。

3 水電廠機(jī)組 AGC 運(yùn)行控制對(duì)策

3.1 實(shí)現(xiàn)了AGC 單元算法的進(jìn)一步優(yōu)化

為了實(shí)現(xiàn)AGC 方式在水力發(fā)電項(xiàng)目在投入運(yùn)行，在保護(hù)水電站的經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)，有效降低調(diào)整時(shí)期，降低設(shè)備的磨損率，優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)的分配算法，在AGC 運(yùn)行功率控制單元的振動(dòng)區(qū)間范圍內(nèi)，根據(jù)單位的實(shí)際操作實(shí)現(xiàn)算法及時(shí)糾正，同時(shí)在AGC機(jī)組的振動(dòng)區(qū)域分布時(shí)，需要繼續(xù)對(duì)區(qū)域限制有效地控制機(jī)組的振動(dòng)[4]。

3.2 進(jìn)一步優(yōu)化SCADA 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

使用SCADA 數(shù)據(jù)在AGC 性能評(píng)估統(tǒng)計(jì)，記錄存儲(chǔ)電站監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)送調(diào)度，減少包裝的監(jiān)控記錄存儲(chǔ)鏈接存在延遲，保證數(shù)據(jù)的完整安全發(fā)送存在，同時(shí)檢查其實(shí)時(shí)性能，周期較短的PMU數(shù)據(jù)分析，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性和精度。發(fā)展AGC 運(yùn)行型水電發(fā)電產(chǎn)業(yè)，升級(jí)國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的，讓生態(tài)環(huán)境保持持續(xù)發(fā)展，這對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略具有很大的意義?？偨Y(jié)一下，關(guān)于對(duì)AGC 運(yùn)行水電行業(yè)發(fā)展和戰(zhàn)略的分析得出，中國(guó)水電行業(yè)在AGC 運(yùn)行進(jìn)步非常的大，發(fā)展前景也是非?？善诘摹５姰a(chǎn)業(yè)的AGC 運(yùn)行還存在著一些實(shí)際的問(wèn)題，只要解決掉這些問(wèn)題發(fā)展機(jī)遇還是很大的。

3.3 淘汰舊設(shè)備

目前，仍然存在水力發(fā)電站機(jī)組不能滿足AGC 運(yùn)行的要求。比如，SF6 開(kāi)關(guān)可以滿足水力發(fā)電站的設(shè)備和性能的需求，這是SN4-10 開(kāi)關(guān)所不具備的能力也是其無(wú)法滿足的。與此同時(shí)，還有油壓裝置和調(diào)相氣壓系統(tǒng)要根據(jù)當(dāng)前的狀況進(jìn)行升級(jí)，以增加油箱的體積。

3.4 改善和強(qiáng)化負(fù)重部件

在AGC 的運(yùn)行中，機(jī)組的負(fù)重部件是關(guān)鍵部分，特別是對(duì)惡化嚴(yán)重的構(gòu)造物需要改善和加強(qiáng)。例如，對(duì)于導(dǎo)軸承較重的螺釘，可采用楔子收尾式擰緊軸瓦；導(dǎo)葉套筒密封件在AGC 運(yùn)行中容易破斷，通過(guò)加厚處理或采用橡膠材料來(lái)提高強(qiáng)度，降低破斷的可能性。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今AGC 技術(shù)在水電工程中的應(yīng)用范圍也是非常的廣泛，這都要?dú)w功于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)AGC 技術(shù)的應(yīng)用，控制了用戶不同時(shí)期的用電需求，進(jìn)一步提高水電廠效率，與此同時(shí)其經(jīng)濟(jì)效益也得到了提高。但是實(shí)際應(yīng)用方面，AGC 會(huì)對(duì)水電廠的機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生設(shè)備影響，導(dǎo)致機(jī)組頻繁更換和磨損?，F(xiàn)如今，AGC 技術(shù)研究的重點(diǎn)是減少水輪機(jī)機(jī)組的磨損損傷，并加強(qiáng)水電廠的工作速度，滿足當(dāng)下用戶的用電需求。