對縮短棉花灘電廠#1機開機并網時間的分析與處理

摘 要：棉花灘電廠共有四臺機組，總裝機60萬千瓦，在福建電網中主要擔負著調峰、調頻作用，開停機比較頻繁，平均每年開停機次數300多次，在與系統內其它同類型機組進行比較，發現開機并網時間相對較長，通過對開機過程中的各種因素進行分析，查找開機并網時間較長的原因，提出了改進措施與解決方法，縮短機組開機并網時間，從而有效地增強系統穩定性，在系統需要的情況下，更加迅速地實現開機并網，保障電網系統的安全穩定，提高電能質量。

關鍵詞：開機時間；原因分析；改造措施；效果

1 機組開機時間現狀調查

對棉花灘電廠四臺機組在某月份開機并網時間進行統計，平均開機并網時間為：#1機263秒，#2機249秒，#3機212秒，#4機220秒。經調查系統內某電站同類型機組開機并網時間，平均時間為3分鐘左右，本廠#1機組平均時間為4分23秒。

2 原因分析

通過對本廠機組整個開機過程的每一環節進行了詳盡分析，分別對其中的九個環節進行了原因查找分析：

2.1 操作人員發出分段控制流程

運用中的發電機組有四種狀態，分別是發電態、空載態、空轉態、停機態，因此自動開機流程也有多種，如“停機至發電”、“停機-空轉-空載-空轉-發電”等，運行人員可以根據需要選擇不同的控制流程。但“停機-發電”流程是最快的流程，開機令一經發出，監控系統就自動按流程執行至并網。通過查閱#1機監控系統操作記錄、查閱《棉花灘電廠計算機監控系統運行規程》等資料，我們發現值班人員開機發令都是按“停機-發電”流程執行，不存在發出分段控制命令的情況。

2.2 同期裝置精度差

通過查看了#1機同期裝置說明書、設計參數，對比本廠發電機運行參數及電網運行參數，測量了#1機同期裝置同期檢測時間，發現#1機同期裝置型號為SJ-12C，2000年產品，產品技術較為落后，經過10年的使用，裝置已經較為老化，故障率較高，影響同期檢測精度，延長并網時間，平均并網費時間為56.35秒，占總時間的21.43%。經調查同類型電廠機組同期并網時間，平均為35秒。由此可知本廠#1機同期裝置并網時間偏長。

2.3 冷卻水電動閥開啟速度慢

經過現地測試了#1機冷卻水電動閥開啟時間，平均時間為28.3秒，對比冷卻水電動閥設計參數及運行規定，設計時間為28秒，兩者時間基本相同。因此，不存在冷卻水電動閥開啟速度慢的問題。

2.4 冷卻水自動減壓閥開啟速度慢

對#1機冷卻水自動減壓閥開啟時間統計結果進行分析得知，#1機從開機令發出至冷卻水正常，平均費時140.32秒，占用了53%的開機時間。#1機自動減壓閥為上海大田管道公司生產的，型號為200X，經查該減壓閥說明書，額定動作時間為5～120秒，可通過調整其有關參數從而調整其反應速度。現場測試減壓閥動作時間，平均為108秒。由此可見，自動減壓閥開啟慢嚴重影響了開機并網時間。

2.5 技術供水管路堵塞

本廠#1機組采用蝸殼取水方式，經過快閘攔污柵及濾水器過濾，濾水器會根據前后壓差整定值進行自動清洗或每隔6小時的定期清洗，濾水器前后壓差信號上送監控系統。經查閱運行值班日志及檢修維護記錄，未發現管路堵塞情況。每年機組檢修時，由檢修人員對供水管路進行清洗疏通及管路測厚工作，未發現異物堵塞管道或管壁增厚的問題。因此不存在技術供水管路堵塞的問題。

2.6 控制流程存在多余環節

通過對#1機監控系統控制流程進行調查分析，棉花灘電廠的計算監控系統是2009年新改造的，由南瑞公司生產的最新設備。南瑞公司的監控系統軟件、設備是我國電力應用中最好的產品之一，機組的開停機流程經過了設計、監理、電廠的專業人員充分論證、逐級審查完成，其各自動化元件的動作順序和控制環節已是最優化了，其合理性和優良性已經在全國許多大、中型水電廠中得到了充分的應用和論證。因此，不存在控制流程存在多余環節的問題。

2.7 電網系統不穩定

通過查閱了福建電網2010年1-8月份的運行分析，數據表明福建電網穩定運行，頻率、電壓均控制在正常范圍下運行，未發生電壓、頻率波動超過限制范圍的情況。因此，不存在電網系統不穩定的問題。

2.8 調速系統精度差

本廠調速系統設備為德國伏依特公司生產的進口設備，無論在調整精度上還是可靠性上，均比國內產品水平高。經觀察機組開機時，調速系統能夠很好地將機組轉速穩定在100%額定轉速，不存在轉速不穩現象。因此，不存在調速系統精度差的問題。

2.9 勵磁調節器調節水平低

對#1機監勵磁系統進行調查分析，棉花灘電廠#1機的勵磁系統設備是2009年剛進行技改的，是由南瑞公司最新生產的NES5100產品，NES5100勵磁調節器是國家科技部項目“基于瞬時無功理論的大機組勵磁控制系統研制”重要子課題，大量的試驗驗證了NES5100勵磁調節器的優良性能，設計理念超前，可靠性高，已經在國內許多大、中型電廠得到了廣泛應用，具有建壓時間短，精度高的特性。經觀察機組運行時，機端電壓與給定電壓之間的差值非常小，不存在調節水平低的情況。

通過對開機過程中的每一環節的查找，發現開機并網時間較長原因主要是同期裝置精度差與冷卻水自動減壓閥開啟速度慢的造成。

3 技術改造

（1）針對同期裝置精度差的問題，我們采取如下措施：對#1機同期裝置進行重新選型，采用技術更為先進的CM-320同期裝置。

該裝置具有極高的可靠性和穩定性，確保能夠在惡劣的電磁環境下長期穩定運行；同期速度快，精度高，調節待并機組以最短時間進入給定同期區域，確保在出現第一個同期點時，將待并斷路器無沖擊并網。

結合機組檢修，將#1機同期裝置更換為CM-320型，QC小組會同生技、檢修人員共同制定#1機檢修后恢復啟動試驗方案，對#1機同期裝置改造后的并網情況進行試驗。經試驗并網正常，平均并網時間為28秒，比原先縮短了28.35秒。

（2）針對#1機冷卻水自動減壓閥開啟時間因素，結合機組檢修時處理，對該減壓閥進行解體檢查、清洗，發現該減壓閥閥片過流孔僅為5個，而設計要求應為9個，對比其它機組的減壓閥，也為9個孔，經送加工廠進行加工，增加過流孔至9個，加大其過流能力。

調整機組的自動減壓閥開啟速度，在安全的前提下，反復測試，確定一組最優的參數。在#1機恢復運行過程中，我們對#1機冷卻水自動減壓閥進行了多次調整，最后確定了一組最優參數進行設定。

通過#1機開機情況，實現快速開啟自動減壓閥，從開機令發出至冷卻水正常，平均費時為32.9秒，比原先節約107.4秒。

4 效果檢查

通過對#1機改造前開機情況和改造后的開機情況進行對比，#1機開機并網時間縮短為1分48秒，達到了預期效果。

5 結束語

通過此次改造縮短機組的并網時間，從而有效地增強系統穩定性，在系統需要的情況下，更加迅速地實現開機并網，保障電網系統的安全穩定，提高電能質量。縮短了開機過程中部分流程的動作時間，為異常情況下某一元件故障處理爭取了更多時間，減小了因不能及時并網而被省調考核的可能性。

參考文獻

[1]陳錫芳.水輪發電機結構運行監測與維修[M].中國水利水電出版社出版，2008.