巨型水輪發電機組安全穩定運行管理要點簡析

王琦 牟小雨

摘要：總結了巨型水輪發電機組安全穩定運行的管理要點，簡要闡述了水力發電廠重大風險管控要求，希望能夠對同行業的水電站水輪發電機組的安全穩定運行起到借鑒作用。

關鍵詞：水輪發電機組;運行管理;風險管控

0 引言

中共中央、國務院在北京人民大會堂舉行的2019年度國家科學技術獎勵大會上，中國長江三峽集團作為第一完成單位的“長江三峽樞紐工程”項目榮獲了2019年度國家科學技術進步特等獎。截至2019年12月31日24：00，向家壩水電站繼首批機組投產發電完成“首穩百日”第一目標后，向家壩電站3年累計1 252天實現“零非?！蹦繕?，創下三峽集團旗下水電站“零非?！弊铋L天數記錄。

筆者在中國長江三峽集團中，一直工作于世界一流水電站的最前沿，先后工作于我國自行設計、建造的長江第一樞紐工程葛洲壩電廠，全球總裝機容量最大的三峽電廠，具有全球單機容量最大的水輪發電機組（8×800 MW）的向家壩電廠建設部，目前又參與了世界一流水電站烏東德水電站（12×850 MW）的建設。

筆者從事世界一流水電站的運行管理工作多年，對于巨型水輪發電機組的安全穩定運行管理有一些心得體會。

1 巨型水輪發電機組安全穩定運行的要點

我國能成為世界水電第一大國，與領先的水電裝備技術與卓越的水電運行管理密切相關，發電機組“非?！?，也稱為非計劃性停機，是對每個電站安全生產、技術水平的重要考驗，而“零非?！眲t是水電機組世界最高水平的運行指標。水電站只有達到“零非?！蹦繕耍拍芊Q之為合格的世界一流水電站。例如，向家壩水電站3年實現“零非停”就意味著向家壩全站8臺800 MW水輪發電機組，共計23 000多個零部件要實現1 000多天安全穩定運行，倘若其中一個部件運行出錯，那么“零非?！蹦繕司蛯⑶肮ΡM棄。這一遠大目標的實現，得益于全站人員堅持不懈的對最高目標的執著追求，不斷探索大型機組安全穩定運行的規律，不斷總結機組穩定運行趨勢。

1.1? ? 電力系統自動化及繼電保護是水輪發電機組的第一“免疫力”，是保障水輪發電機組安全穩定運行的首要條件

電力系統飛速發展，自動化技術已經逐步應用于電力生產和電力供應系統中，電力系統朝著智能化、安全化、穩定化、遠程化、簡單化方向發展，逐步進入綜合自動化發展階段。

電力系統自動化的廣義理解就是對水輪發電機組的電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動調度和自動化管理;狹義理解就是實現調度監控中心和水電站現場設備之間的實時信息傳輸，并通過遙測、遙信、遙感、遙控對水輪發電機組進行全方位、大數據的實時監測，其自動傳輸系統由遠動裝置和遠動通道組成。其中，遠動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導通信等多種形式。同時，通過水電站計算機一體化控制系統（全計算機監控系統），對全廠設備進行監視和控制。水電站自動化設備主要包含：自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置、自動勵磁調節裝置、自動準同期裝置、自動發電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、電力系統穩定器（PSS）、一次調頻和現地控制單元（LCU裝置）等。繼電保護裝置根據自動化裝置采集的綜合數據，對設備的正確性、靈敏性、速動性、選擇性進行判斷，迅速地將故障點從正常運行的設備中隔離出來，并保障非故障設備的正常運行。自動化裝置與可靠的繼電保護裝置的完美配合與協作，是保證巨型水輪發電機組安全穩定運行的先決條件。

1.2? ? 水輪機運行值班員是水輪發電機組安全穩定運行的關鍵把控點

水輪發電機組的安全穩定運行對水電站運行人員提出了更高的工作要求，運行人員的日常工作是設備巡檢、安全操作、辦票、監控、記錄、事故處理、設備風險管控等，要始終牢記“安全生產、質量先行”的工作理念。

保障水輪發電機組的安全穩定運行，運行人員就要將機組運行的日常工作做到精益求精。特別是巨型水輪發電機組，若有任何安全隱患，都將會產生重大損失，所以運行值班員要在日常巡檢或者監屏工作上能夠及時發現影響設備正常運行的隱患，對于監控系統上報出的信號，經過“嚴謹思考、嚴格檢查、嚴肅論證”，迅速、精準地定位故障信息與故障點，熟練掌握監控信息的含義和傳遞途徑，能在發生故障的第一時間準確判斷故障類型和故障地點。運行人員在辦理工作票和執行運行操作票時，要嚴格把控工作票上的安全措施是否得當，嚴格執行操作票制度，密切注意操作票上的風險點和危險源，始終做到安全生產零事故、零誤操作、無漏信號、兩票100%合格等。

1.3? ? 科技創新是水輪發電機組安全穩定運行的源動力

水輪發電機組的運維工作本質上是要最大化保障機組的安全穩定運行，要通過不斷的科技創新，以實現機組運行的安全穩定性。

例如：巨型水輪發電機組在開停機過程中，當有功出力達到一定值時，會經過機組運行震動區間，使機組運行工況惡化，利用科技創新技術減少機組在振動區的運行時間，加速通過振動區，大幅改善機組運行工況，提升機組運行穩定性。水力發電廠機組并網后，當電網發生故障受到沖擊時，發電廠發電機組就會受到頻繁的系統沖擊擾動，電廠的一次調頻系統就會頻繁調節機組有功出力，調速器頻繁抽動，影響機組的穩定運行，通過自主創新，優化電廠安全穩定裝置的邏輯策略，通過調整機組負荷、電壓、頻率，切機策略，失步解列等三重防范技術，大大提高了巨型水輪發電機組的抗干擾能力，減少了系統沖擊對機組的影響，避免造成“非計劃”性停機，有效提高了機組運行的穩定性。

1.4? ? 健全的安全管理體系不僅是企業發展的保障，還是水輪發電機組安全穩定運行的前提

水電站應具備健全的安全生產風險管控管理辦法、事故隱患排查治理管理辦法、應急管理辦法和防汛工作管理辦法及組織體系，通過安全生產風險管控和隱患排查治理工作，及時發現和消除生產經營過程中的安全風險，減少事故的發生，樹立“隱患就是事故”的安全生產新理念。

2 水力發電廠重大風險管控要求

一般大型水力發電廠的重大安全風險管控包含：防范重大人身傷亡事故、防止水淹廠房、防止大面積停電、防止重大設備設施發生事故或損壞，這四大風險管控是水電站中不可觸碰的安全底線。特別是在巨型水輪發電機組的安全穩定運行工作上，事故預防工作要做到科學化、信息化和標準化，對安全生產風險進行分級、分層、分類、分專業管理，逐步明確、落實公司、單位、部門、分部和崗位的各級管控責任，在公司內部全面推行安全風險分級管控工作。

3 結語

綜上所述，巨型水輪發電機組的安全穩定運行不僅依靠的是自動化裝置的完善，更重要的是依靠工作人員豐富的運行管理經驗、先進的技術手段和完善的管理機制，并在實踐中不斷探索。同時，要不斷和同行進行相互交流學習、借鑒，取長補短，例如向家壩電站的運行管理借鑒了三峽電廠的一些運行管理模式，如今即將迎來首批機組接機發電的烏東德電廠同樣借鑒了向家壩的成熟運行經驗。在本文中，筆者將世界一流水電站領先的運行管理經驗總結分享出來，希望能夠對同行業的水電站水輪發電機組的安全穩定運行起到借鑒作用。

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收稿日期：2020-08-04

作者簡介：王琦（1991—），男，湖北廣水人，助理工程師，從事設備運維管理工作。