機組突增負荷缺陷分析與處理

邱燦華

摘 要：水電站調節系統故障，機組不能夠正常穩定地發電，影響機組的安全運行，也影響了電站的經濟效益。水電站調節系統工作環境差，連續工作時間長，許多部件需要長期穩定工作極易發生故障。實踐表明，調節系統現場故障往往是電氣、機械、液壓問題交錯重疊，外部和內部因素共同作用的結果。該文針對成屏一級水電站1#機組發生突增負荷不明原因的故障，從電氣、機械、液壓三方面出發，介紹了發生故障的過程及處理方法，并探討和分析了故障的原因，提出了防范建議。

關鍵詞：突增負荷 計算機監控系統 可編程微機調速器 導葉反饋傳感器

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0048-01

浙江成屏水力發電有限責任公司成屏一級水電站位于遂昌縣境內松蔭溪上，總裝機13 MW，年平均發電量2400 kWh。2012年12月完成擴容增效改造，次年1月份投產。

水電站計算機監控系統，采用分層分布式結構，模塊化設計，以工業級計算機為上位機，以可編程邏輯控制器、微機保護裝置、微機測控裝置等構成現地控制單元。

其中1#機組容量為8 MW，使用可編程微機調速器。調速器其PLC采用德國SIEMENS公司生產的S7-200系列為其控制硬件主體，并采用WEINVIEW的觸摸屏作為該調速器的主要操作和顯示平臺。接力器控制部分由手自動切換閥、事故停機電磁閥、手動操作閥、壓力繼電器、電液比例閥、液控單向閥、節流閥、鎖定電磁閥、接力器反饋電位器等組成。電液比例閥的輸出流量的大小與輸入的電氣控制信號的電流成比例，而流量的方向取決于電氣控制的電流輸入信號是加在電液比例閥的開啟還是關閉線圈的輸入端，從而把電氣控制信號轉換成流量信號，實現對接力器進行比例方向控制。接力器反饋電位器是一個精密耐磨電位器，用于將接力器的位移轉換成相應的電氣信號，反饋至電氣部分，以實現閉環控制。

1 故障發生過程

2013年1月8日，1#機組滿負荷運行（有功8122 kW，無功2312 kW。23時左右，運行人員突然覺得中控室噪音降低，觀察監控主機上負荷有功10023 kW，無功2355 kW。運行值長立刻手動發減負荷命令，將負荷減回8 MW左右后，機組運行正常。查監控有功出力曲線，有功從8122 kW突跳至10023 kW，查導葉開度曲線，導葉開度從63%增加至70%。停機后，重新自動開機并網，帶負荷至8000 kW，運行正常。未能引起足夠重視。2013年1月15日，22時45分，又發生了相同情況。多方檢查，查不出原因。

2 故障分析

由于是軟故障，即故障現象會自動消失，不會一直保持，不能明顯發現故障點。經與監控廠家和調速器廠家討論分析后，認為與機組超負荷有關，其可能性包括下面兩部分。

2.1 監控部分

PLC程序存在問題，引起誤調節。與此相關的程序功率調節子程序。開關量輸出繼電器接點有粘連等。

2.2 調速器部分

（1）可編程PLC程序問題（該型號調速器在本地區其它電站運行投產兩年，運行正常，故可排除這點）。

（2）反饋信號輸入出現異常，包括機組頻率、導葉位置反饋。

（3）控制輸出部分有異常，包括調速器功率輸出模塊，比例閥等。

（4）調節參數設置不正確。

（5）機械部分，比如比例閥出現卡阻。

3 處理過程

針對以上分析，以及前后故障對比，我們處理過程是這樣的：

3.1 2013年1月8日發生超負荷后的處理過程。

根據以上分析，我們對監控系統與調速器系統進行了全面檢查。在監控部分，對增減開度輸出繼電器進行檢查，未發現問題。由于運行部門反映功率調節功能投入后，接力器擺動大，調節頻繁，與監控廠家商議后，退出了監控并網后參與有功調節的程序：功率調節子程序。又與調速廠家咨詢，廠家建議由于附近有鋼鐵廠，諧波影響大，建議將調速死增大。聯系電力調度所，經同意后，將調速死區由0.2 HZ修改為 0.3 HZ。經上述處理后，2013年1月15日21時，相同故障又發生，所以可排除監控系統的原因。

3.2 2013年1月15日故障發生后處理過程

懷疑調速器電液比例閥發卡，引起接力器誤動。拆出電液比例閥進行了清洗，活塞進行了修磨，同時對電液系統的油濾網做了清洗工作。此后一個多月未發生該故障。但在2013年3月22日該故障又再次發生。

3.3 2013年3月22日故障發生后處理過程

故障發生后，迅速聯系調速器廠家到現場配合進行處理。調速器廠家到現場后，對調速器進行了全面的檢查。在做接力器靜特性試驗時，發現在導葉開度60%以上嚴重非線性，最大只能加到86%，此時對應行程為65.4 cm。見表1。

測量導葉傳感器供電電壓時為12V，導葉傳感器電源額定電壓應為24V。更改接線后，重新做接力器靜特性試驗，線性良好。見表2。

原來，該型號調速器為適應不同型號的導葉反饋傳感器，提供了兩路導葉反饋傳感器電源，一路為15 V經可調電位器輸出（一般為10～15 V，適用于電位器式導葉傳感器）的電源，一路為24 V（適用于0～10 V或0～20 ma輸出的位移傳感器）。由于調速器廠家和提供導葉傳感器廠家不是同一廠家，提供導葉傳感器的廠家提供的是0～20 ma輸出的位移傳感器，調速器廠家外部接線為15V經可調電位器輸出的電源。另外，安裝單位未能做接力器靜特性試驗也是個原因。

經此改動后，機組運行6個多月來均未發生該故障。

4 結語

這次機組突增負荷故障，由于是軟故障，且故障牽涉設備多，檢修人員對設備不是很了解，給缺陷的消除帶來了一定的困難，處理時間達3個多月，但也是本廠人員一個很好的熟悉新設備，了解新設備的好機會。總結此次故障處理的全過程，對于這類故障的處理，必須注意：（1）盡可能收集到現場的所有故障信息；（2）除現場的故障分析外，還要注重裝置的圖紙分析；（3）采購設備時，要做好廠家與廠家的協調，明確各設備接口及參數配置；（4）設備安裝時要做好設備的監督驗收工作；（5）要做好設備的投產驗收的技術管理工作。

參考文獻

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