長湖水電廠過速保護系統改造

文興全（廣東粵電長湖發電有限責任公司，廣東 英德 513021）

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長湖水電廠過速保護系統改造

文興全
（廣東粵電長湖發電有限責任公司，廣東 英德 513021）

摘要：長湖水電廠機組過速保護系統運行多年，根據相關反措要求對照檢查，發現系統存在影響機組安全運行的隱患，為了徹底消除安全隱患，同時提高過速保護系統各元器件動作的準確性、靈活性，使系統更加完善、可靠，電廠組織對過速保護系統進行了升級改造。本文對長湖水電廠原過速保護系統進行分析后，提出了詳細的改造方案，并對改造效果進行了介紹，通過改造提高了過速保護系統的可靠性及動作的準確性，為行業中類似系統的改造提供了依據和參考。

關鍵詞：過速保護；隱患；改造

1引言

俄羅斯薩揚-舒申斯克水電站發生的重大惡性事故，電站幾乎全毀，其電站的過速保護全部依賴電氣過速保護是其中一個重要的原因，在全廠失電時，機組過速無法控制，必然釀成慘劇。長湖水電廠的機組是20世紀70年代初期投產發電的，為軸流轉槳式機組，其過速保護只設置了兩級，且都為電氣控制的保護，針對這一隱患，電廠對機組過速保護系統進行了升級改造，通過改造，提高了過速保護系統各元器件動作的準確性、靈活性，增加一套純機械過速保護裝置更是讓機組過速保護系統更加完善、可靠。

2長湖水電廠原過速保護系統介紹

2.1系統構成及動作原理

電廠原過速保護系統由調速器、油閥、事故配壓閥、分段關閉裝置、快速閘門、測速元件、電磁閥、相關控制回路和邏輯等組成。系統設有115%額定轉速+主配壓閥拒動構成的一級保護，146%額定轉速為二級保護，過速保護動作流程如圖1、圖2所示，過速保護液壓系統原理如圖3所示，當轉速達到115%額定轉速且主配壓閥拒動時，機組現地控制單元（LCU）繼電器動作，使圖3中的事故電磁閥動作，油閥操作油失壓動作，進而使事故配壓閥動作，壓力油不經過調速器直接進入導葉接力器關腔使導葉關閉；當轉速達到146%額定轉速時，機組現地控制單元（LCU）直接動作調速器緊急停機電磁閥、事故電磁閥、落進水口快速閘門，實現機組快速關機以達到控制機組過速的目的。

圖1一級過速保護動作流程圖

2.2系統存在的安全隱患

（1）原過速保護系統都屬于電氣過速保護，所有指令的執行都必須是在有電的前提下才能完成。萬一機組甩負荷過程中又有全廠失電事故發生，此時

圖2二級過速保護動作流程圖

（2）由圖3可看出，原過速保護系統中事故配壓閥、油閥的作用非常關鍵，其動作的準確性、靈活性直接影響到過速保護最終能否成功執行。電廠在改造前的幾次檢修中發現，事故配壓閥及油閥在經過長時間運行、多次的檢修后，其動作的準確性及靈活性有所下降，有幾次的試驗中發現事故配壓閥動作偏慢，且不能正常復歸，這種隱患也是致命的。

圖3原過速保護系統動作液壓系統圖

3改造方案確定

3.1總體方案

為了消除原過速保護系統所存在的安全隱患，①保留原電氣過速保護外，還須加裝一套純機械過速保護裝置，該裝置要能保證在全廠失電的情況下仍然可以通過其準確的動作事故配壓閥，迅速切換油路操作導葉接力器關閉導葉，從而使機組過速得到控制。②將原壓差活塞式事故配壓閥進行改造，選用技術成熟、功能先進、動作準確，同時又能與純機械過速裝置完美兼容的過速保護設備。改造后的新過速保護系統除了保留有原一級、二級過速保護功能外，還增加了三級純機械過速保護（動作流程見圖4），新系統液壓操作原理見圖5。

圖4三級過速保護動作流程圖

圖5新過速保護系統動作液壓系統圖

3.2加裝純機械過速保護裝置

我們選用了國內投運較多的圖拉博（TURAB）純機械過速保裝置，該裝置主要由安裝在主軸上的緊固圈、過速擺和液壓換向閥組成。過速擺安裝在兩個半圓法蘭緊固圈之間，過速擺內的柱塞安裝在黃銅腔室內，由帶預緊力的彈簧來完成過速保護動作的觸發，當機組轉速增加到151%額定轉速時［1］，過速擺中的柱塞會隨著轉速增加（離心力增加）從黃銅腔室中壓縮彈簧而伸出，從而觸動液壓換向閥的觸動臂，觸動臂的動作使油路切換，使機械過速切換閥直接動作（相當于事故電磁閥動作）事故配壓閥，即實現了關閉機組導葉功能。

3.3更換事故配壓閥及分段關閉裝置

由于原壓差活塞式事故配壓閥使用已超過40年，檢修試驗時會出現動作不靈活的缺陷，且該配壓閥不能與新加裝的純機械過速保護裝置直接兼容。為此，我們選用了一款國內自主設計的事故配壓閥及分段關閉裝置組合閥（簡稱“組合閥”），該裝置運用了液壓集成插裝控制技術，為鍛鋼件的集成塊式結構，其具備了原事故配壓閥和分段關閉裝置（圖3中的節流閥）這兩種裝置的功能。

4改造效果

新組合閥、純機械過速保護裝置完成現場安裝后，我們按照技術要求做了開機、關機、零點漂移、一級過速、二級過速、三級過速等一系列的靜態（蝸殼未充水）試驗，試驗證明本次新裝的組合閥及純機械過速保護裝置均能準確、靈活動作，能起到應有的保護作用。

改造后機組帶負荷試驗時，為了驗證本次新加裝設備的性能，我們又做了一、二級電氣過速動作試驗，進一步驗證組合閥的動作情況，通過試驗發現組合閥均能按照預期準確動作。受現場條件限制，沒有讓機組過速至151%額定轉速來驗證過速擺內的柱塞能否彈出，只是人為動作液壓換向閥的觸動臂來驗證能否動作事故配壓閥關機，試驗結果也達到了預期。

5結語

長湖水電廠通過本次改造，達到了預期目的，使機組過速保護系統進一步完善，消除了安全隱患，提高了機組運行的安全性。本次成功的經驗，也可為國內同時期同類型機組過速保護系統的升級改造提供依據和參考。

參考文獻：

［1］國家能源局.DL/T 619-2012水電廠自動化元件（裝置）及其系統運行維護與檢修試驗規程［S］.北京：中國電力出版社，2012.

中圖分類號：TV734.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0036-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.013

收稿日期：2016-03-03

作者簡介：文興全（1983-），男，工程師，從事水電廠機電設備檢維修、技改及技術管理工作。機組過速將無法控制，事故的后果是難以想象的。