武義縣杉坑橋水電站電氣部分大運維運行導則

陶燕麟

（武義縣小水電發展有限責任公司，浙江 武義 321200）

0 引言

杉坑橋電站位于武義縣柳城鎮杉坑村，距離縣城50 km。杉坑橋電站設計水頭41.5 m，原電站于1989年投產，裝機2×320 kW；1996年增容同型號機組1臺，總裝機960 kW。由于電站存在設備陳舊，效率低，絕緣老化，影響電站安全運行。加上上游水資源的不斷開發，造成水資源嚴重浪費。公司通過上級主管部門批準，于2011年11月對整個電站的機組進行報廢重建，總裝機容量3×630 kW，為臥軸混流式水輪發電機組，設計年平均發電量370萬 kW·h。由于引水水工建筑物未進行改造，實際最大引用流量4.1 m3/s，實際投運的裝機容量1 260 kW。

杉坑橋電站采用10 kV電壓等級送出線一回，與柳城110 kV變電站相連接，輸電線路3.2 km。電站主接線方式采用三機三變接線方式。發電機選用3臺SFW-J630-6/990型發電機，機端額定電壓400 V；發電機采用可控硅靜止勵磁方式。水輪機選用3臺HLA551C-WJ-50，設計流量 1.65～1.9 m3/s；3 臺主變選用S11-M-800/10型全密封油浸式電力變壓器。廠用變型號為S11-30/10； 400 V電氣設備均為戶內成套設備裝置；10 kV系統為戶外設備。

農村水電站群的集中大運維管理是一種創新模式，也是農村水電站的一種發展趨勢和必然之路。武義縣小水電發展有限責任公司開展大運維管理模式的建設，對運行值班人員業務技能和管理水平提出了更高的要求，為此特編制本套《運行操作導則》以替代原電站的《發電設備運行規程》，同時也是杉坑橋水電站從“無人值班，少人值守”管理模式逐步向大運維管理下“無人值班，無人值守”模式的試行版，當武義小水電發展有限責任公司的《大運維管理平臺》建設完成后，真正實現“無人值班，無人值守”時，再進行修訂完善。本導則主要包括了電站電氣運行和機械運行的內容、主要設備的技術規范、運行方式、運行操作，特別是對設備異常及事故應對提供了指導原則，對電站安全可靠運行和值班人員規范操作具有重要作用，電站全體運行人員應掌握本導則，生產技術管理人員及設備檢修、維護人員應熟悉本導則并應遵照執行。

1 計算機監控系統運行與檢查

杉坑橋電站計算機遠程監控系統設在武義縣城公司一樓，上位機分為遠程監控的操作員工作站2套（互為備用）、通信及語音工作站1套、圖像工作站1套。其中操作員工作站作為電站實時數據庫中心，可遠程監控電站所有的主要運行設備，通過共用一套GPS對上位機系統進行時鐘同步，并且經過以太網絡通信對全站屏PLC及機組控制系統進行時鐘同步，保證整個監控系統的時標統一。通常情況下，在主操作員站上進行操作，當主操作員站故障時，操作員備用工作站自動升為操作員主用工作站，兩站采用冗余主備工作方式，任何一臺發生故障時不會影響系統的正常工作；通信工作站主要負責對遠程監控中心進行數據和圖像通信，以及與電站輔助設備控制和3臺機組調速器控制器進行串口數據通信和故障語音報警。

杉坑橋電站按“無人值班、少人值守”的運行管理模式運行，因此，在杉坑橋電站中控室不設置現場工作站，現地操作通過各系統的人機界面觸摸屏現地操作。

現地監控系統包括：1面全站屏，3面機組控制屏，3面勵磁調節控制屏，1面廠用電源屏，2面直流屏。

上位機監控軟件為國電南自自主研發，具有獨立知識產權的SD8000系統軟件。系統軟件基于linux操作系統，全部程序均采取面向對象的方法設計和開發，系統維護簡單，擴展方便，配置靈活。

在該系統中，有進入機組監控、公用設備及輔助設備等的快捷按鈕。點擊運行監視按鈕，進入運行監視界面。在界面中可以監視到全廠設備的開關量、電氣量、溫度量等狀態，畫面中狀態按鈕或文字顏色為紅色（ON）時，表示在合閘（全開）位置，綠色（OFF）為分閘（全關）位，在界面實時顯示3臺機組的運行控制方式、電站發出有功、無功電量及實時有功、無功功率。開主閥示例：

進入全站屏觸摸屏界面中的“1號主閥”軟鍵，進入主閥控制界面，在這里可以遠控電站旁通閥和主閥操作程序，將旁通閥和主閥閥控制箱上的運行方式切至“遠控”方式，旁通閥和主閥的控制順序流程，按照程序的操作流程進行操作。

進入全站屏觸摸屏界面中機組交采量界面，在本界面中，可以監視機組的主要電氣運行參數。在停機狀態時，當機組滿足開機條件，將全站屏“遠程/現地”轉換開關（SA1）切換至“現地”方式，將“手/自動”轉換開關（SA2）切換至“自動”方式，進入機組空轉界面，輸入操作員密碼，可以按空轉令/空載令/發電令，使機組依次開到空轉狀態，空載狀態及發電狀態。在現地觸摸屏上進行開/停機指令時，必須首先將調速器系統、勵磁系統、機組出口斷路器開關柜、機組主閥、剎車制動系統、冷卻水系統等子系統都轉至自動方式，就可以進行機組的開/停機指令操作。

在開機過程中，應注意監視機組的各個狀態及參數，一些重要的開關量及流程過程狀態，會在遠程監控中心上位機的實時報警框中顯示出來，遠程監控中心同時以語音報出，如果流程中間因下一啟動條件未滿足，并超過一定時間，開機程序指令將會復歸，并終止執行。現地運行人員查看開機流程中出現未滿足條件進行處理。重新發送并網令，再進行開機操作。

當機組開到空載態后，可以用自動方式或手動方式進行并網發電操作；手動并網要將轉換開關（SA1/SA2）切至“現地”“手動”方式，投入同期開關（SA7），然后根據全站屏上的同步表（MZ10）顯示，當滿足機組與系統側電壓幅值、相位、頻率3個條件時，手動合閘，合閘成功后，必須手動操作增加有功、無功，避免發電機進相運行。當用同期裝置進行自動并網發電操作時，合閘成功后，在負荷設定框內手動輸入有功和無功定值，程序會自動進行增加有/無功操作到設定值。

在并網發電后，機組帶負荷正常運行后進行機組巡視，檢查各電氣參數和水機參數無異常現象。

正常停機操作時，可在全站屏觸摸屏上機組控制界面上按“停機”軟鍵，降有功、無功負荷-空載-空轉-制動-停機態-關冷卻水等指令進行停機操作（觸摸屏操作時要先進行登陸，輸入登陸密碼，登陸后方可進行開/停機操作，開/停機完成后，為保證安全，請退出登錄），正常停機時，主閥不會關閉。

非正常停機：包括事故停機和緊急停機，事故停機條件為機組溫度過高、調速器油壓裝置事故低油壓、調速器控制箱急停按鈕及保護動作；緊急停機條件為機組機械飛逸、機組電氣飛逸、上位機緊急停機命令及緊急停機按鈕動作。緊急停機關主閥，事故停機不關主閥，非正常停機指令發出后將進行直接甩負荷，執行非正常停機操作。機組非正常停機完畢后，需按調速器上的緊停電磁閥復歸并確定，使機組開機條件滿足。

SD8000軟件內嵌報表生成制作功能，在報表選項標題欄中，可分別選擇機組溫度、總電度、機組電氣量、導葉開度等分項報表，進行任選某日相關報表的生成制作，報表生成后可以進行導出EXECL格式，進行其它的一些打印操作。

本站保護裝置共分為機組保護裝置、變壓器保護裝置；發電機保護有過電壓保護、低電壓保護、高頻/低頻保護、過電流保護、失磁保護、過負荷保護和電流速斷保護；變壓器保護有電流速斷保護、復合電壓過流保護、過負荷保護和油溫升高保護。

保護裝置定值詳見設計單位或電力公司整定值單，在每次機組大修及線路檢修改造后，須進行保護定值整定并測試。

各保護裝置的使用說明詳見各保護裝置的《技術使用說明書》。

（1）網絡故障：現象主要為網路不通，監控系統無數據上傳，上位機報無法連接到機組或公用控制PLC系統。主要解決方法：先檢查主機上的網口及網絡柜上的交換機，以及現地動力屏柜上的交換機網口，檢查指示燈是否顯示正常，并可用指令在上位機上進行測試。

（2）主控機、備控機及通信機上的時間不一致：檢查網絡柜上的GPS裝置是否運行正常，并搜索到GPS衛星，再檢查主控機、備控機上的COM1通信口上的數據線是否連接異常。

（3）PLC模塊上BAT指示燈亮：請更換PLC電池，一般使用條件下，新電池使用期為3～5年。

（4）機組有無功調節失常：檢查調速器系統，勵磁系統，檢查定子電流是否三相平衡或是否缺相運行。

2 勵磁系統運行操作導則

本導則規定杉坑橋電站勵磁系統裝置的運行操作、維護及事故處理。

本導則適用杉坑橋電站發電機勵磁系統的運行與維護。

杉坑橋電站全體運行人員應掌握本導則，生產技術管理人員及設備維護、檢修人員應熟悉本導則。

EXC6000型勵磁系統主要由勵磁調節器、功率柜、滅磁及過壓保護單元（滅磁開關、滅磁電阻等）、起勵單元、勵磁變壓器等組成。勵磁調節器單元包括調節通道、人機界面部分、對外接口（智能IIU）及可選配的特殊功能通信模塊部分。勵磁系統內部的勵磁調節通道、人機界面、智能IIU、功率單元、滅磁及過壓保護單元之間的數據交換通過現場CAN總線實現。

本節敘述了勵磁系統的運行操作導則，并指出系統無故障運行時需要遵守的事項、需要采取的安全預防措施以及發電機的運行特性和勵磁系統在自動方式和手動方式下的運行特性。

2.1 勵磁系統的運行操作和功能

（1）發電機的運行方式：①空載運行：發電機升壓但不并網、不帶負荷；②發電機并網帶負荷運行；③發電機升壓帶廠用電負荷運行但不并網；④發電機帶廠用電負荷，基本和空載運行相同。

（2）勵磁系統的操作：①勵磁系統是安裝在發電廠的一整套設備。正常情況下由控制室遠程控制操作，安裝在調節柜前面板上的就地按鈕、轉換開關一般在試驗和緊急控制時使用。本電站對勵磁系統的命令由遠程控制中心監控系統發出；②遠控：遠程控制中心監控系統控制或中控室PLC操作控制，是電站正常運行中的主要控制方式；③近控：通過就地按鈕、轉換開關和人機界面操作控制，一般僅在試驗和緊急控制時使用。

（3）開機前對勵磁系統的檢查：①確認發電機組除勵磁系統外的其他單元處于正常工作狀態；②確認外部的交直流控制電源已正確送入勵磁系統；調節器電源和勵磁裝置直流電源由廠用電及直流蓄電池電源并列供電，任一路電源消失均不影響勵磁裝置正常工作；③確認勵磁裝置內部無故障或告警信息；④確認勵磁裝置內部與交、直流廠用電控制電源的開關處于合上位置；⑤電源開關位于調節屏后部左側，正常情況下，兩個開關均處于合閘位置。

（4）起勵過程：①檢查調節柜人機界面的“起勵操作”畫面可以選擇“殘壓起勵”功能的投入或者退出；②殘壓起勵功能在投入情況下，當有起勵命令，先投入殘壓起勵，10 s內發電機電壓達到10%機端電壓時退出起勵，若10 s內發電機電壓達不到10%機端電壓則起勵不成功，則自動投入輔助起勵電源起勵，之后建壓10%機端電壓或5 s時限到，自動退出輔助起勵電源回路；③一般來說，當機組空轉，發電機殘壓能夠保證勵磁系統的整流器的輸入電壓約為5～10 V時，勵磁系統可以利用殘壓完成起勵，不需要投入輔助起勵電源，若發電機殘壓低，不能起勵，則可以退出“殘壓起勵”功能，直接采用起勵電源起勵。

（5）機組起勵升壓操作：①通過遠控進行起勵升壓。遠控的開機令，監控系統在監測到發電機轉速達到95%或者額定轉速后向勵磁調節器發出開機令，發電機升壓至預置值；②勵磁調節器收到起勵指令后將按照預設的給定電壓值建壓，當“零起升壓”投入時，建壓穩定在發電機壓額定值的10%；當“零起升壓”退出時，建壓穩定在設定值，電壓預設值一般為100%。

2.2 緊急情況的應對

首先應分斷滅磁開關，在裝置上或控制室切斷通往勵磁裝置的所有電源。如有火警出現，注意水基滅火器可直接對帶電的著火設備進行噴射，但不能直接噴射被著火人臉部。

2.3 故障情況的應對

（1）當出現下列故障時可繼續運行，但必須及時上報：PT斷線故障、直流電消失。

（2）當出現下列故障時必須馬上停機并及時上報：逆變失敗、起勵失敗、過勵保護、欠勵保護、通道故障、調節器綜合故障，包括“低勵磁電流”、“勵磁變副邊 CT故障”、“同步故障”、“逆變失敗”、“快熔熔斷”五種情況。

3 直流屏

3.1 直流屏的投運

（1）檢查各電池已連接完畢，連接條是否牢固，電池極性是否連接正確。

（2）檢查直流屏內接線無松動，脫落現象。

（3）將交流回路的交流進線開關合上，保證交流回路的開關處于合閘位置。

（4）將整流器輸出開關投上，將整流模塊的直流電壓輸出至母線。

（5）分別合上蓄電池輸出至母線的開關，將直流電壓引到饋電屏。保證饋電屏的母線帶電。

（6）投入監控裝置以及絕緣監測裝置的電源開關。

（7）合上各控制、工作回路直流電源開關。

（8）檢查設備運行是否正常，并作好記錄。

3.2 直流屏的停運

（1）拉開直流屏上各回路輸出直流電源開關。

（2）拉開直流屏上整流充電模塊交流電源開關。

（3）拉開直流屏上的交流電源總開關。

（4）拉開廠用屏上供直流屏交流電源的空氣開關。

3.3 操作說明

（1）高頻開關電源模塊投入運行的操作

1）將高頻開關電源模塊MK1～MK2的輸入、輸出插頭插好，且接觸良好

2）合上系統交流輸入電源開關，此時相應電源指示燈應亮，接觸應工作正常。

3）合上蓄電池投入開關。

4）檢查高頻充電模塊MK1～MK2輸出電壓、電流應正常。

5）如果輸入交流電源電壓過壓、欠壓；輸出電壓超過保護值；無論何種原因引起的過流或當高頻整流模塊主要器件溫度過高等故障時，面板上會顯示“告警”，整流器將自動停機，待故障消除后，整流器會自動起動，進入正常運行。

6）檢查監控模塊中充電參數設置及顯示應正確。

（2）監控模塊界面顯示、設置、控制操作

1）操作順序：在主界面中按各圖標菜單界面→點擊任一意一個圖標進入相應頁面。點擊“返回”按鈕返回主界面或上一級頁面，在任一頁面中，如果有當前報警，則點擊“系統報警”按鈕進入當前報警頁面。

2）點擊“參數設置”按鈕，需輸入正確的密碼，進入系統設置畫面。輸入用戶級密碼進入用戶參數設置菜單，可修改用戶級參數，每修改一個參數，必須按確認鍵進行確認，如果不想進行修改則點擊上部的“取消”按鈕退出編輯框。

3）控制操作與設置操作基本相同，對重要的操作，操作者須再次確認。

4）未經許可，禁止隨意改動整定參數。

（3）故障顯示和查詢

1）當前故障顯示：故障出現時自動彈出當前故障界面，顯示當前故障的序號、類型及時間；按“返回”功能鍵，系統自動返回到主界面；沒有故障則故障不顯示。

2）歷史故障查詢：按“系統故障”鍵，進入故障查詢界面，按相應的數字鍵可進入對應狀態查詢，歷史記錄最大能保存100條。按“返回”對應的功能鍵則回到主界面。

3）參數設定：輸入正確密碼可進入“設定菜單”界面，根據界面顯示可進入相應的參數設置，參數設置后必須按確認鍵，否則無效，為了確認參數設置成功與否可通過參數瀏覽菜單檢查設置是否成功。

4）當系統出現接地故障時，裝置會給出聲、光報警信號。

4 結束語

電氣部分的導則還包括發電機運行操作、變壓器運行操作、高壓配電設備運行操作、廠用電運行操作等部分，本文限于篇幅，不再累述。