調速器系統異常情況的分析及處理

徐國華，朱　佳

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

調速器系統異常情況的分析及處理

徐國華，朱佳

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

調速器的主要作用是機組啟停控制、頻率調整、甩負荷后的轉速控制和抽水工況下的機組效率優化。抽水蓄能機組工況轉換的復雜性要求調速器具有高可靠性，以保證機組長期、穩定的運行。通過對調速器系統多起事故的分析，明確了故障發生的原因以及設備存在的固有缺陷，并針對問題和設備的實際情況采取了相應的措施，也積累了寶貴的經驗。

抽水蓄能電廠；調速器；故障

1　概述

某抽水蓄能電廠共有四臺300MW機組和四臺360MVA主變，機端電壓18 kV，機組和主變采用聯合單元接線，主變高壓側額定電壓520 kV，500 kV系統采用內橋接線方式，正常運行方式為500 kV橋開關在合閘位置，500 kV系統合環運行。

調速器的主要作用是機組啟停控制、頻率調整、甩負荷后的轉速控制和抽水工況下的機組效率優化[1]，主要由電氣部分和機械液壓部分等組成。電氣部分采用奧地利安德里茨公司的SATTC1703XL系列產品，它由電源模塊、CPU模塊、輸入輸出模塊以及總線模塊等組成，CPU模塊采用冗余配置；液壓操作系統由主油閥、比例閥、緊急停機電磁閥、主配壓閥、導葉接力器、機械過速保護裝置等部分組成；油壓系統由三臺壓油泵、集油槽、集油槽油冷卻裝置、壓油罐、壓油罐補氣裝置、漏油泵、漏油箱等組成。自機組投產以來，調速器系統總體運行良好，但也出現過一些問題，在此做一歸納和總結。

2　相關設備出現問題的分析及處理

2.1控制系統及通訊系統

（1）投產初期，調速器控制油路失壓信號頻繁抖動，周期約為3ms，造成機組LCU采集模塊緩沖區溢出，從而發模塊故障信號。將4臺機組的調速器控制油路失壓信號加50ms濾波后，類似問題沒有再出現。

（2）調速器具有轉速調節、開度調節、功率調節等調節方式[2]。機組發電開機并網后曾出現過開度調節模式不能自動切換至功率調節模式的現象，上位機顯示調速器為脈沖調節模式，手動給命令也不能正常切換至功率調節模式，后現場手動增加導葉開度以維持機組發電出力符合標準。機組順控邏輯圖如圖1。

查看圖1發現在機組發電并網開關合閘后，順控邏輯會發出GB_GOV_POW_62的信號，從而圖2中各項條件滿足，輸出通訊信號OBN_GOV_POW命令給調速器，經分析出現上述異常情況的原因是由于機組LCU和調速器之間的通訊存在問題，導致調速器并未收到機組順控輸出的功率調節模式命令，從而導致了圖3中調速器脈沖調節模式條件滿足，調速器調節模式切換至脈沖調節模式。在脈沖調節模式時，是由監控系統根據功率設定值和功率反饋值發出導葉開度增減命令進行調節的。由于當機組進入脈沖調節模式時，機組的功率設定值的勢能脈沖已經消失，導致機組LCU未能按功率設定值進行功率調節，所以只能通過運行人員在調速器控制盤上手動增減導葉開度進行調節。機組停機后，重啟調速器后恢復正常。類似的問題有可能還會出現，所以應定期對機組與調速器的通訊進行檢查，監盤人員也應加強監視。

（3）2號機發電開機，步序執行至S6-1時，上位機發調速器PE00.TM5模塊故障和調速器Ⅰ型故障，2號機事故停機。原因是2號機調速器PE00總線上DI6100模塊故障，將其更換后，水輪機開機試驗正常。

2.2壓油罐相關設備

（1）調速器壓油罐油位整定值高1為1115mm，高2為1 130mm。曾經出現過壓油罐油位上位機顯示為1 186mm，但高1、高2報警燈卻都未亮的情況。現場檢查壓油罐實際油位正常，后打開壓油罐排油閥排一小部分油后上位機油位顯示正常。分析原因可能是油位變送器+MX16-CL001遇潮或者遇有雜質導致傳送誤差，進而導致上位機模擬量跟現場實際油位不符。盡管送上位機的模擬量不會引起跳機，但上位機無法正確判斷壓油罐的油位增加了監盤難度。

（2）某次，監盤發現上位機有3號機調速器壓力油罐油位高1和油位高2報警信號，油罐油位模擬量顯示為1 168mm，油罐壓力顯示為58.9 bar。現場檢查壓力油罐油位也確實偏高，補氣閥沒有能夠按照邏輯自動打開為壓力油罐補氣，后經手動調整，油罐油位恢復正常。

分析其原因：如圖4所示，當調速器壓力油罐油位達到高1（1 115mm）或高2（1 130mm）時，補氣閥自動打開為油罐補氣，通過油位低、油壓高或者補氣超時（120 s）等信號去復歸。但在自動補氣閥動作一次補氣后，只有油位低信號動作后，補氣閥才能再次在油位高的時候動作自動補氣。通過查看歷史事件列表發現，在補氣閥上次自動動作補氣后，沒有發過壓力油罐的油位低信號，所以雖然這次有油位高報警信號，補氣閥也不能自動補氣。

2.3壓油泵

（1）4號機調速器系統2號油泵曾出現過啟動超時的情況，當時機組正由抽水調相轉抽水，上位機發“4號機調速器系統2號油泵啟動超時，4號機流程報警”信號，信號可以復歸，現場檢查發現2號油泵在運行而上位機顯示在停機，后手動將其停止。

調速器2號油泵的正常啟停是由壓力油罐壓力控制的，從圖5可知2號油泵根據命令啟動后其運行狀態通過軟啟和繼電器MC01-K0301送至圖6中的AA0000（CP-4000）模塊，然后通過2號油泵的空載泄壓控制閥去控制其空載泄壓閥關閉，壓力油泵打上來的油經逆止閥流向主油閥。在上述的異常情況中，2號油泵現場檢查是在運行狀態，說明啟泵回路包括繼電器都是正常的，而上位機顯示油泵在停機，說明2號油泵的運行狀態并沒有被正確反映，原因是圖6中的繼電器MC01-K0301損壞引起上述異常，將其更換后，2號油泵啟動正常。但有一點應引起重視：上位機雖然顯示油泵在停機，而實際卻在運行，就有可能會出現泵長時間在空載運行狀態，所以應盡快去現場檢查確認。

（2）1號機調速器系統1號油泵(循環泵)也曾出現過啟動超時的情況,現場檢查為其電源開關跳開,手動合上后運行正常。此外，還曾出現過機組調速器油系統油泵旁路過濾器堵塞的異常情況。

2.4漏油泵

（1）當機組運行時調速器主油閥一直在打開，同時隨著水頭的變化，調速器會一直自動調整導葉開度，從而導致有大量的油漏至調速器漏油箱，當漏油箱油位高時會啟動漏油泵將油打回集油槽。經過比較，個別機組漏油泵啟停次數明顯比其它機組頻繁，具體見表1。

以上數據為大致統計，但已能說明問題。從中可以看出調速器漏油泵啟動間隔最長和最短的分別是3號機（大約是24min）和1號機（大約是8min），啟動時間最長和最短的也分別是3號機（大約是5min）和1號機（大約是2min），2號機和4號機則差不多。理論上講，4臺機調速器性能一致，其漏油速率也大多一致，同時漏油箱的體積也一致，各臺漏油泵的啟動間隔和啟動時間也應該一致。分析原因，出現上述偏差最大的可能是各臺調速器漏油箱油位高和油位低浮子的整定值偏差較大。經調整調速器漏油箱油位高和油位低的浮子后，漏油泵的啟動間隔和啟動時間趨于一致。

（2）1號機調速器漏油泵曾出現過停機失敗的情況，上位機頻繁發其停機失敗信號，但現場檢查漏油泵實際已停止運行,漏油箱油位也正常,后信號自動恢復正常,但漏油泵顯示在“中間態”。經檢查，是由于其接觸器輔助接點損壞引起上述異常現象,更換后，試驗正常。

（3）某次，上位機發“4號機水機現地控制盤直流故障”信號，現場檢=04U+MC01—F0007(直流220 V控制電源)跳開，合上后再次跳開，經檢查原因為并于調速器漏油泵接觸器K0106的一只二極管燒壞，更換后正常。

2.5接力器相關設備

（1）上位機發“4號機調速器集油槽油位低”報警信號，現場檢查4號機調速器集油槽油位下降很快，立即去水車室查看，到處是積油，明顯有噴過油的痕跡，經過仔細檢查發現連接調速器接力器鎖定退出腔到投退接力器鎖定的電磁閥=04U+MX25-AA001的小油管的接頭脫開，導致往外流油。

（2）2號機調速器接力器管路也曾出現過漏油，原因是由于2號機調速器接力器進油管螺栓松動引起密封圈損壞，更換密封圈后試驗正常。此外，還曾出現過2號機調速器漏油箱油管接頭松動導致滲油和2號機調速器系統機械過速保護裝置進油管連接頭滲油的異常情況。

（3）正常情況下機組開機在1S-1步序會退出調速器鎖定，但在某次開機過程中出現機組調速器鎖定未正常退出的情況，機組轉停機時鎖定投入信號則正常，多次開機試驗鎖定退出投入均正常。分析其原因：如圖7所示，導葉鎖定投退分別有4副位置接點，4副位置接點采取串聯的形式向外送出投入或退出的信號。只要其中任何一副位置接點不正確就會導致投退信號異常。初步判斷為風洞內冷卻水管漏水滲漏至水車室，由于第二副退出位置接點引出線朝上，水順著引出線進入位置接點內部，導致其接觸電阻明顯大于其它幾副，后將其更換后開停機試驗正常。

2.6未徹底解決的問題

（1）3號機拖1號機時,因S4B—5超時造成1號機抽水調相開機不成功,原因為同期并網期間3號機調速器的導葉開度接近導葉開限,機組頻率不能達到并網條件。需要調速器廠家修改邏輯程序才能解決該問題,在程序更新之前需按下列方案操作:

1）在低水頭發電工況、BTB拖動工況開機時，請運維人員到相應機組GT01盤監視導葉開度和導葉開限；

2）當機組轉速達到90%以上，如導葉開度接近或等于導葉開限時，請運維人員將調速器控制把手GT01—S0020放“LOCAL”位置，操作導葉開限增加按鈕GT01—S0001，將導葉開限增加2%；

3）將調速器控制把手GT01—S0020放“REMOTE”位置。

（2）3號機由于“發電轉向”信號抖動，經常在發電開機并網后上位機瞬發“3號機LCU機組狀態不在穩態或轉換過程中”報警信號。此外，3號機還經常發調速器Ⅱ型故障（非緊急）信號，一般20 s此信號就可以復歸。由于目前這些問題仍未徹底解決，所以應引起重視，加強監視。

3　結論

抽水蓄能電站在電網中承擔調峰、填谷、調頻、調相以及事故備用任務，正發揮著越來越重要的作用[3]。抽水蓄能機組與常規水輪發電機組相比，主要區別是穩定運行工況多，工況轉換復雜，而且轉換操作頻繁，對于參與日調節的機組，每天至少要啟停一次，有時需要啟停多次，并且對于各種工況的轉換時間也有嚴格的要求。這就要求調速器能夠根據外部的眾多開關和模擬量，對當前所處工況作出準確判斷、并發出正確控制命令[4]。因此，作為關鍵控制設備，調速器能否穩定運行對于抽水蓄能電廠以及整個電網都有著極為重要的意義[5]。基于對調速器系統多起故障的原因分析和設備的實際情況采取的措施取得了預期的效果，也積累了相關經驗。

[1]高宗英，朱劍明.調速器的工作原理[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]張云峰，蔡衛江.抽水蓄能機組調速器的改造[J].水電廠自動化，2001(4).

[3]梅祖彥.抽水蓄能發電技術[M].北京：機械工業出版社，2005.

[4]馬勁松，鄔廷軍.抽水蓄能機組調節器的設計[J].東方電機，1998(1).

[5]魏守平.數字式電液調速器的微機調節器[J].水電自動化與大壩監測，2003(3).

徐國華（1982-），男，工程師，從事抽水蓄能電廠運行維護工作。

TK730.4+1

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1672-5387（2015）11-0051-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.018

2015-07-31