談象山水電廠技術改造成果

□ 張修茂

象山水電廠是一座由3臺6 000千瓦水輪發電機組成、總裝機容量18 000千瓦的小型水力發電廠，工程座落在黑龍江省黑河市愛輝區上馬廠鄉，于1996年10月并網發電，自并網發電以來取得了很好的經濟效益。

隨著時間的推移，象山水電廠的設備開始出現老化現象，原勵磁系統是電壓源——三相全控整流器勵磁自并勵系統。在運行過程中，存在保護和移相觸發故障較高和可靠性穩定性欠佳等問題。原調速器采用YDT—3000型，是典型的模擬電路形式的電氣液壓式調速器，在可靠穩定性方面明顯存在著電液轉換器故障率頻繁等不足。

針對上述問題，本人向廠領導提出技術改造建議：首先對勵磁和調速器進行更新改造，然后再對同期系統進行改造。此建議得到了廠領導的支持。

本次改造可編程序勵磁裝置采用的是廣西南寧發電設備廠生產的PLC勵磁控制器。它是以微處理器技術為基礎，綜合計算機和自動控制而發展起來的一種新型工業控制器。隨著集成電路芯片的飛速發展，PLC產品平均每3～5年更新一次，其處理器速度不斷提高，功能不斷完善，完全能滿足中小型水輪發電機組對勵磁控制和調節的要求。PLC與計算機控制相比，有許多明顯的優越性：在硬件設計上，不用作接口設計，只需選用標準化組件，積木化結構，且I/O模塊豐富，擴展容易。軟件方面，有針對面向過程控制的高級語言，在線調試容易，不需專業程序員。對環境要求低，與一般電器儀表相同。利用PLC的邏輯判斷功能還可很容易地實現各種復雜運行工況的識別和處理，可方便地實現邏輯閉鎖，其自動處理功能完全能保證主設備的安全，同時還能減輕運行人員的勞動強度，提高電能質量。

調速器是水電廠的重要控制設備，其運行的好壞直接影響到水輪發電機組的安全和可靠運行。因此，可靠性的高低是衡量調速器質量的主要指標。為了提高調速器的可靠性，廠里決定將YDT—3000型電液調速器改造成微機調速器，以便與計算機監控系統有效結合，提高電廠自動化水平。改造的調速器達到了電力行業標準，手動調節無擾動，液壓隨動系統更換為比例伺服閥或數字閥。

三臺機組調速器和勵磁改造前起機至并網全過程需要6～7分鐘，改造后只須1分零2秒，大大降低了機組空載耗水率，提高了機組接待負荷速度，調速器、勵磁全年無臨檢工作，工作可靠性達到100%。如遇因系統事故、雷擊以及誤發所導致的故障，調速器、勵磁都能快速地將機組穩定在空載及關機狀態，保證設備安全，通過幾項大的技術指標證明，調速器、勵磁改造是成功的。

原廠同期系統屬常規邏輯繼電器控制，模擬電路形式，其所配自動準同期裝置ZZQ—3B采用的是上世紀80年代的替換產品，該裝置自1997年投運以來陸續暴露出一系列問題，表現在：調節速度慢、精度差、參數調整難，而目前調速、勵磁系統已經完成了計算機控制改造，該裝置已經遠遠不能與之相配套。廠里從經濟、技術和長遠發展角度考慮，經反復論證，認為有必要將同期裝置改造為微機同期裝置。在選型上，本著安全、穩定、可靠的原則及性價比，最終確定了深圳智能設備公司開發的SID—2CM同期裝置。該裝置具有自動識別并列點斷路器并網性質的功能，在差頻并網時精確的數學模型，確保裝置能絕不遺漏地捕捉到第一次出現的并網時機，并精確地在相角差為零度時完成無沖擊并網。因此SID—2CM把并網速度及精度提高到了極值，同時，SID—2CM同期裝置自帶485接口，可與上位機通訊，完成計算機監控系統的采集任務。

之后我再次針對電廠直流電源等元器件老化問題提出改造方案。根據廠內的實際情況，本人主持對電廠直流電源進行改造，主要工作有：機組自動化元件更換、水輪機改造、監控系統改造、小機組調速器改造、監控系統進水口遠程站更換、機組制動器改造、繼電保護故障信息管理子站建設、三臺機流量計測量裝置改造、線路出口、主變開關更換等。

項目投產建成后，優化了配置，減少了故障發生機率，縮短了事故和故障的處理時間，提高了機組的利用效率，確保了機組安全、穩定運行，綜合生產能力大大加強，增強了職工工作的安全性，降低了勞動強度，達到了節省人力的目的，增加發電量30%，從理論上說，年設計發電量可達到5 300萬千瓦時。增加銷售收入350萬元，減少了不必要的成本約80萬元。

表一：象山水電廠近三年來各項經濟指標表

通過以上幾輪技術改造，給企業帶來了可觀的經濟效益， 2011年運行期間機組啟停次數較少，運行中反饋的問題不多，機組運行良好；2012年春季檢修電器部分為常規維護，從6月19日發電10月29日停機，主設備故障率為零，附屬設備的故障率也低于總廠考核標準，主要設備問題消缺后，達到了技術要求，保證了機組全年安全運行。2013年豐富的水力資源，滿足了三臺機組滿負荷工作，從近三年的經濟指標可見，特別是發電量猛增的2013年，含設備維護費在內的管理費卻連年減少。

象山水電廠技術改造所產生的社會效益同樣也是顯著的，周圍幾個水電企業也紛紛進行技術改造，也均取得了良好的效果。水電廠一般都建在距離城市較遠的山區，生活環境艱苦，24小時運轉的機器必需有人在崗值守，所以很有必要通過技術手段減輕值機人員的工作強度。

水電廠技術改造的發展方向是“無人值班，少人值守”，達到不需要上山值班，通過減員達到增效，通過現代高科技手段提高現代發電企業運行效率，減輕水電廠工人的勞動強度。