海外水電工程調(diào)試試運行問題分析

李 鄭

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650032）

1 概述

Coca Codo Sinclair科卡科多辛克雷（簡稱CCS）水電工程位于南美洲厄瓜多爾國東北部Napo省與Sucumbios省交界處，首部樞紐位于Quijos和Salado兩河交匯處下游，距首都基多公路里程約130 km。CCS工程屬EPC項目，業(yè)主方為科卡科多辛克雷水電股份有限公司；承包方為CCS聯(lián)營體（由中國水利水電建設(shè)集團國際公司與中水第十四工程局有限公司組成），總投資約20億美元，其中，進出口銀行貸款95%，科卡科多辛克雷水電股份有限公司出資5%，通過厄瓜多爾國政府擔(dān)保，并提供相關(guān)的土地及水力資源；工程由CCS聯(lián)營體承攬電站設(shè)計、進口成套設(shè)備及材料供應(yīng)，中水第十四工程局有限公司全面負責(zé)電站土建工程施工、金結(jié)及機電設(shè)備安裝調(diào)試試運行與代運行培訓(xùn)，最終移交業(yè)主商業(yè)運行整個過程的服務(wù)等一系列具體實施工作，聯(lián)營體對承包工程的質(zhì)量、安全、工期、造價全面負責(zé)。

水電站工程由首部樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫、壓力管道、地下廠房、進廠交通洞及500 kV電纜洞、地面控制樓、地面出線場等組成。

地下廠房安裝8臺單機容量為205 MVA的水斗式水輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)備（包括調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)、進水球閥等），總裝機為1 640 MVA/1 500 MW。CCS水電站系目前世界單機容量第3大的六噴六折沖擊式水輪機組。主變洞內(nèi)安裝有25臺單相變壓器(69 MVA)（1臺為備用）及500 kVGIS等設(shè)備。電氣主接線發(fā)電機側(cè)的接線為發(fā)電機-主變壓器單元接線，發(fā)電機回路均設(shè)置有發(fā)電機斷路器，發(fā)電機出線電壓13.8 kV；8臺發(fā)電機通過13.8 kV離相封閉母線連接8組升壓主變壓器。主變高壓側(cè)通過500 kVGIS管道母線引至主變室上方的SF6開關(guān)站。500 kVGIS設(shè)備采用雙母線接線，包括8個進線間隔，2個出線間隔。2條500kV電纜出線回路由電纜洞引至500kV地面出線場。其主接線簡如圖1所示。

2 調(diào)試試運行中所遇到幾個問題及工程措施

CCS電站機電安裝工程建設(shè)過程中，具體安裝、調(diào)試試運行期間，遇到的一些技術(shù)問題，原因分析及相應(yīng)的工程措施如下：

2.1 施工工藝不當或環(huán)境不佳造成有效工期減少

問題之1：轉(zhuǎn)子引線至滑環(huán)轉(zhuǎn)彎處，引線絕緣未包扎墊襯好，干燥后不起作用，用250 V絕緣表，測得80 kΩ的電阻電壓上不來，只有重新進行引線絕緣包扎處理。

問題之2：因絕緣低，經(jīng)過處理后的轉(zhuǎn)子引線至集電環(huán)固定轉(zhuǎn)彎處---余留部分過長（圖2），存在安全隱患。在首次手動啟動機組，轉(zhuǎn)速在95%～100%額定轉(zhuǎn)速之間，離心力引起過長的引線銅板拉長而碰到碳刷架冒煙，造成停機。重新處理，耽誤了有效工期，處理后見圖3。

圖2 引線整改前

圖3 引線整改后

問題之3：機組轉(zhuǎn)子碳刷架擋板(玻璃缸材料)絕緣受潮處理，一旦停機1周（因洞內(nèi)平均溫度22℃，平均濕度90%），此玻璃缸擋板就受潮，絕緣較低，用250 V絕緣表，測得130 kΩ的電阻電壓上不來。采取除濕措施，用330 W110 V/60 Hz的除濕劑2個各放在罩子里兩側(cè)，罩子上用篷布覆蓋保溫，加熱12 h，檢測轉(zhuǎn)子碳刷架擋板絕緣電阻由0.13 MΩ上升至2 MΩ。絕緣電阻明顯提高，可以開機進行后續(xù)相關(guān)電氣試驗工作，如圖4。

2.2 咨詢批準的保護整定值，合理性不妥

（1）4號機組勵磁變殘余過電流保護誤動

4號發(fā)電機在做零起升壓中，升至110%U時，殘余過電流保護Ⅰ段動作跳滅磁開關(guān)。一般情況，變壓器殘余過流保護Ⅰ段啟動值設(shè)定(10～25)%額定電流，后經(jīng)觀察，此電流飄移。

表1 原定值表

說明：原保護定值報經(jīng)咨詢業(yè)主批復(fù)過，后經(jīng)多次開機至空載態(tài)時，多次觀察，殘余電流飄移，變化范圍0.16～13.8 A。原因：①勵磁整流產(chǎn)生高次諧波致使三相電流不平衡所致；②多根電流并聯(lián)后分流系數(shù)不一致所致；③同期并網(wǎng)后，此電流波幅較小，僅最大0.2 A。

最后給出處理措施,把原定值15%IB改至25%IB，時限由原來的0.1 s改為0.5 s，試驗升至120%U時，沒有動作，試驗順利完成。

（2）經(jīng)咨詢批準的保護定值清單中，保護邏輯由跳閘改為報警信號

表2 低電壓保護定值表

經(jīng)與咨詢商討后，將原來的低電壓保護（95%Ue,延時2.5）改為（低電壓保護95%Ue,延時2.5+判電流50%Ie）跳閘，最后確定修改為只發(fā)送報警信號至監(jiān)控和故障錄波，不跳閘，同時低電壓定值由95%修改為90%。

（3）增加發(fā)電機出口斷路器失靈保護50BF功能限時0.3 s，一段(0.15 s)動作于重跳出口GCB，二段(0.25 s)動作于跳主變高壓側(cè)斷路器TCB、廠高變低壓側(cè)斷路器。

（4）500 kV設(shè)備受電時，同期無壓合閘閉鎖

500 kV系統(tǒng)由電網(wǎng)倒送電過來時，由線路經(jīng)500 kV出線場-500 kV高壓電纜-500 kV GISⅠ-500 kV GISⅡ母-變壓器高壓側(cè)，感應(yīng)懸浮電壓逐漸抬高。

同期無壓合閘閉鎖原整定值5%，在500 kV線路Ⅰ，合閘時能合上（實測值為2.8%），但在500 kV GISⅠ母帶電后，用母聯(lián)開關(guān)對500 kV GISⅡ母充電時，無壓合閘不能合閘，經(jīng)檢測感應(yīng)懸浮電壓為8.7%～10.0%，經(jīng)指揮部討論后，將同期無壓合閘閉鎖定值改為10%，監(jiān)控合母聯(lián)開關(guān)對500 kV GISⅡ母充電，合閘成功，電壓幅值、相角、相位正確。再利用1號主變高壓側(cè)開關(guān)對主變充擊受電前，檢查同期無壓合閘閉鎖電壓高達13%，后將定值改為15%后，才能合閘成功。

隨著帶電設(shè)備的增加，感應(yīng)懸浮電壓逐漸抬高，對開關(guān)無壓合閘的閉鎖電壓設(shè)定值也要隨之提高。在我國的某些水電站，也都有類似的情況，隨著受電支路數(shù)的增加，感應(yīng)懸浮電勢也逐漸增加，當然各電站不完全相同，有的感應(yīng)懸浮電勢最高達額定電壓30%，只有把無壓合閘的閉鎖電壓設(shè)定值改為大于感應(yīng)懸浮電勢，所受電的高壓配電設(shè)備才能進行無壓合閘受電試驗。

2.3 設(shè)計制造存在的缺陷

在技術(shù)供水系統(tǒng)調(diào)試時，軟啟動器 (參數(shù)ATS22C21S6)啟動后僅150 s過熱保護動作跳閘，不能持續(xù)進行試驗。水泵配套的電機容量：132 kW480 V60 Hz190 A，經(jīng)過指揮部同意，采取切實可行有效的應(yīng)對措施，將電機進線開關(guān)改為旁路開關(guān)（因軟啟容量偏小，啟動30 s后延時手動投入旁路開關(guān)）可保證電機正常連續(xù)運行，進行后續(xù)機組啟動調(diào)試試驗。詳見原來的接線圖5（空開為電源開關(guān)）和電源空開改為旁路開關(guān)圖6。

圖5 原來的接線

圖6 電源空開改為旁路開關(guān)

改為旁路開關(guān)僅僅是滿足調(diào)試期間的試驗，不耽誤試驗進度，保證了下一步試驗的有序進行。后要求廠家把軟啟動器的容量增大，由原來的ATS22C21S6210A，280V-600V， 更 換 為ATS22C21S6 320 A，280 V-600 V。再把旁路開關(guān)改為電源開關(guān)，即恢復(fù)原來的接線。經(jīng)過試驗，滿足現(xiàn)地啟動及遠方自動啟停水泵，即機組正常自動啟、停機聯(lián)動技術(shù)供水泵啟停的要求。

2.4 設(shè)備帶電運行后異常聲的監(jiān)聽與判斷

3號主變投運幾天后，A相上方有“吱吱-嗡嗡”的持續(xù)聲，響聲與BC相不同，在主變沖擊受電時，沒有此聲音，運行一段時間后，才有此聲音，用螺絲刀碰到下部側(cè)面外殼傾聽主變內(nèi)部本體無放電聲（運行聲正常）。待試驗完成后，將主變退出運行，轉(zhuǎn)檢修態(tài)，爬上主變檢查，發(fā)現(xiàn)主變上方儲油箱上名牌固定螺絲有3顆未上緊而引起顫抖聲音，把固定螺絲都上緊，由檢修轉(zhuǎn)運行后，無“吱吱-嗡嗡”的持續(xù)異常聲。

3 結(jié)語

總之，對于任何一個水電工程，在實施安裝、調(diào)試試運行的各個環(huán)節(jié)中，都會遇到各式各樣的技術(shù)問題，有的是施工方的，有的是設(shè)備制造供貨方的，有的是設(shè)計方，有的是業(yè)主咨詢方的等等；有的是罕見的，有的是意外的，特別是在CCS，處在厄瓜多爾國的政治任務(wù)和電站特殊惡劣環(huán)境條件下，工期緊，任務(wù)重，我們在具體實施的過程中，一定要克服施工中的各種困難或惡劣環(huán)境，嚴把質(zhì)量關(guān)，采取切實可行有效的調(diào)試試驗方法及精良的試驗程序與應(yīng)急措施，認真思考，大膽探索與實踐，調(diào)試試驗中要認真巡查、監(jiān)視、監(jiān)聽設(shè)備帶電情況，遇到的技術(shù)問題在關(guān)鍵時候才會盡快有效解決的，并能從中得到極大的收益和經(jīng)驗。

按照業(yè)主合同要求，CCS電站首批機組（1～4號）于2016年6月底前，必須移交業(yè)主進入商業(yè)運行，這些問題的及時解決，保證了1～4號機組于2016年5月上旬提前順利投產(chǎn)發(fā)電進入商業(yè)運行期，5～8號機組于當?shù)貢r間2016年11月18日投產(chǎn)發(fā)電，水電工程各系統(tǒng)設(shè)備至今運行良好，給CCS國家電網(wǎng)輸送出大量電能，得到了CCS國家領(lǐng)導(dǎo)人的好評。

[1]DL/T 507-2014水輪發(fā)電機組啟動試驗規(guī)程[S].

[2]黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司.厄瓜多爾CCS水電站項目基礎(chǔ)設(shè)計階段水力機械及電氣設(shè)備報告[R].

[3]CCS水電站發(fā)變組保護設(shè)定計算書[Z].