惠州市白盆珠水庫電廠增效擴容改造工程探究

惠州市白盆珠水庫工程管理局 劉蘇程

針對水電站項目建設而言，為滿足穩定運行的要求并發揮水力發電的功能，落實好電氣設備的有效安裝就成為重中之重。如電氣設備安裝存在缺陷，就可能會對水電站的安全可靠運行產生影響，不僅會對水電站的預期功能帶來影響，更會造成嚴重的安全隱患。所以在水電站建設中需落實對電氣設備的規范安裝，并能夠促使其有效運行。除把握電氣設備安裝環節外還要考慮到后續調試管理，從而明確隱患和問題，滿足既定的優化運行要求。

1 水電站電氣設備安裝質量的控制要素

水電站電氣設備安裝質量控制關鍵要素在于：保障安裝施工方案及對應技術的準確性。只有保證技術的準確性才能讓管理工作變得更加有效，從而奠定基礎，落實水電站的質量控制。如安裝方案與安裝技術出現問題，就會對整體的電氣設備安裝質量帶來一定的影響，從而出現返工的問題，影響整體建設進度；注重電氣設備材料采購質量控制。針對水電站電氣設備所使用材料而言，它本身是質量控制的關鍵所在。在實際的安裝環節，基于電氣設備的技術標準要求與操作適用范圍，在落實成本控制的前提下合理實施電氣設備與材料的選擇，以此來滿足質量的控制；合理構建質量保障體系。為實現水電站電氣設備安裝管理與運行質量的提升，就需通過質量保障體系實現電氣設備安裝與調試管理工作的落實，以此來確保各項工作、各個環節都有序開展。所以重點關注質量的控制要素，才能為后續掌握安裝要點提供明確的方向[1]。

2 水電站電氣設備安裝及調試管理實例分析

針對水電站電氣設備安裝與調試管理，在了解工程基本概況的基礎上做好設備安裝質量控制分析，再搭配上調試管理技術的應用，實現對水電站電氣設備安裝與調試管理的基本分析與探討。

2.1 工程概況

地理位置及對外交通。白盆珠水利樞紐工程位于東江支流西枝江上游的惠東縣白盆珠境內，下距白盆珠鎮約1.5km，距惠東縣城約37km。壩址左岸有鄉道與縣道X212連接，縣道X212直通省道S356；右岸也有鄉道與省道S356連接，工程對外交通較為方便。

本次增效擴容改造工程主要任務：在不增加原有機組臺數的基礎上對白盆珠電廠的機電設備和配套設施進行更新改造，將電廠裝機容量 由1×15000kW+1×12000kW改 造 擴 容 為2×15000kW。建設內容：更換2號機組水輪機及導水機構，整體更換2號機組發電機；同等級更換廠內橋式起重設備；原近區隔離變壓器兩臺合并更換為一臺S11-4000/10；更換兩臺廠用變壓器、110kV隔離開關、10kV開關柜等；綜合自動化系統、勵磁系統、繼電保護、二次接線、電源系統、圖像監視系統等改造；更換進水口快速閘門啟閉機、進水口事故檢修閘門啟閉機、尾水檢修閘門啟閉機；對主、副廠房進行粉刷及裝修；改造1號水輪機組水導軸承、軸瓦、接力器；改造1號機組剎車裝置；更新1號、2號機組調速器；更換1號、2號機組測溫制動屏；新增一套微機五防系統及與供電部門聯絡通訊屏等。

2.2 設備安裝質量控制

在進行該工程項目電氣設備安裝進程中需重點落實質量控制。工作實施如下：

在施工規劃中做好電氣設備安裝的基本工作，能結合廣東省惠州市白盆珠水庫工程管理局電廠增效擴容改造工程初步設計報告和施工規程文件提出設備安裝控制目標及質量控制目標。基于總體目標的要求分析，落實施工質量控制措施，避免質量隱患的出現，規避安全事故的發生；第二，在工程施工中，施工單位根據自身人員、機械、材料及其它施工資源科學、合理地做好各個分部工程的施工進度計劃，加強現場各施工段間的銜接與配合，突出整個工程中關鍵線路上的施工項目及控制性工程的施工進度控制工作，我局基于防洪供水需要、惠州市三防辦和東江流域管理局調度意見和電力部門負荷情況、現場氣候因素和工程進展實際情況，對施工進度安排進行不斷地調整和優化。

第三，構建質量保障體系。建設單位成立惠州市白盆珠水庫電廠增效擴容領導小組和惠州市白盆珠水庫電廠增效擴容現場管理小組，制訂了《項目法人責任制度》、《工程建設管理規章制度》、《工程項目財務管理辦法》、《工程部職責》、《辦公室職責》、《安全職責》、《質檢職責》、《工程驗收程序》等規章制度；第四，保障資源配置合理性，能直接與合同規定的要求相互匹配起來。設備供應商能積極配合業主單位與監理單位，將材料設備的交貨驗收工作落實，以此來保障設備、材料質量滿足要求。總承包方負責合同規定供貨范圍及機組改造工程設備的設計、制造、檢驗、出廠前試驗、包裝、發運、交貨、現場安裝、現場試驗、試運行、培訓活動及所有其它技術支持等工作，供貨范圍包括了設備、技術資料、專用工具、備品備件等。保證所有設備都有出廠資料和合格證。

第五，基于設計文件和本工程實際情況合理設置項目劃分。本工程劃分為1個單位工程、7個分部工程、123個單元工程。7個分部工程分別為：廠房建筑工程；水輪發電機組安裝；水力機械輔助設備安裝；計算機監控、微機保護及視頻監控系統安裝；金屬結構及起重設備安裝；升壓站設備安裝；電氣設備安裝。其中2#機組軸線調整安裝等7個單元工程為關鍵部位單元工程。

2.3 調試管理技術的應用

惠州市白盆珠水庫電廠2號水輪發電機組啟動調試方案：

2.3.1 機組啟動前檢查及充水試驗

水輪機部分檢查、調速系統及其設備的檢查、發電機部分檢查、輔助設備檢查、電氣設備檢查、電氣一次設備檢查、勵磁系統檢查、電氣控制及保護回路檢查。壓力鋼管充水：檢查并確認2#機組進水口閘門啟閉機及2#機組快速閘門操作電源正常。通過1#機組向流道內灌水，待2#機組尾水閘門平壓后提起2#機組尾水閘門。操作2#機組快速閘門，將2#機組快速閘門提至充水位置，等待2#機組壓力管道至導葉前段水壓與進水口水壓均壓。充水過程中通過水利測量儀表盤壓力及各機組各組合縫處情況，若有異常立即報告啟動委員會并停止充水。

2.3.2 機組動態調試

機組空運轉下調速器試驗：手動開機。手動開啟調速器開機，待機組空轉穩定后，在調速器電氣柜各環節檢查正確后進行手動、自動調節試驗；檢查開、關機時間。如不符合要求則進行調整調速器進行手、自動運行切換試驗；進行手動停機。操作和檢查內容與第一次啟停相同。

機組自動開、停機試驗：啟動前檢查調速器應處于“自動”位置，功率給定于“空載”位置，頻率給定于額定頻率，調速器參數在空載最佳位置。水力機械保護投入。自動開機條件已具備。在機旁或中控室計算機上操作開、停機開關。檢查下列各項：檢查自動化元件能否正確操作，可編程自動化執行是否正確。記錄自發出開機脈沖至機組轉速到達額定轉速的時間。觀察接力器動作情況、記錄行程值、擺動值和擺動次數。推力瓦及各軸瓦升溫情況和溫度。檢查調速器動作情況。機組自動停機試驗。按停機按鈕使機組自動停機。記錄自停機脈沖發出至轉速降至制動加閘轉速的時間。記錄自動加閘至轉速降為零的時間。檢查轉速繼電器動作是否正確，調速器及自動化元件動作是否正確。檢查自動閘解除及下落情況。

發電機定、轉子及其絕緣檢查：停機狀態測量發電機定、轉子絕緣電阻和吸收比。

水輪發電機組升壓試驗：發電機保護系統投入，勵磁系統投入，輔助設備及信號回路電源投入，機組監控系統投入。自動開機，使機組處于空載狀態，各軸瓦瓦溫正常，運行正常。監視發電機振動及擺度正常，測量發電機PT二次側殘壓及其相間電壓的對稱性應正常，相序正確；手動升壓至50%Ue時檢查下列內容：發電機及引出母線、發電機出口10.5kV斷路器、勵磁變壓器等設備的帶電情況。機組運行中各部分振動及擺度的變化情況。電壓回路二次側相序、相位和電壓值的正確性，二次回路應無短路；繼續升壓至100%Ue時重復檢查以上內容。在機組升壓過程中檢查低壓和過電壓保護動作的正確性情況，在100%Ue下測量發電機軸電壓。將發電機電壓降至最低，錄制發電機空載特性曲線（發電機定子電壓與勵磁電流上升和下降的關系曲線）。將發電機勵磁電流升至額定勵磁電流，記錄定子激磁對應的最大電壓值，然后將定子電壓調至1.3Ue，持續3分鐘作定子線圈匝間耐壓試驗。分別在50%和100%Ue下跳開滅磁開關，檢查滅磁裝置滅磁情況。

發電機組空載下勵磁調節系統的調整和試驗：對勵磁調節系統手動和自動狀態下的起勵進行檢查，對手動起勵時當電壓升到100%Ue時起勵磁裝置工作應正常，自動起勵定子電壓升至70%Ue勵磁裝置工作正常。檢查勵磁調節系統的電壓調整范圍應符合設計要求。用示波器檢查功率柜內整流橋可控硅輸出波形，檢查控制脈沖在時間軸上分布應均勻、大小變化一致，可控硅開通角一致，移相脈沖工作可靠、不掉相，調節過程中不突變。自動勵磁調節裝置應能在發電機空載額定電壓Ue的70～110%范圍內可連續平滑地調節。發電機空載額定轉速下勵磁調節裝置手動控制單元的調節范圍應在發電機額定電壓Ue下的10～110%內可連續平滑地調節；錄取帶自動勵磁調節系統的發電機電壓一頻率特性曲線，步驟如下：手動開機至空載額定轉速。勵磁在自動狀態下起勵、母線建壓至Ue，可編程調速器轉為手動運行。手動調節導葉開限調節發電機轉速。記錄頻率在45～55Hz內的機端電壓變化值（頻率變0.5Hz機端電壓變化值≦±0.25%Ue）繪制Ue—Hz特性曲線；進行逆變滅磁試驗，檢查逆變滅磁工作情況。

發電機組空載并列試驗：確認同期回路的正確性（包括待并系統和系統的電壓表、頻率表及同步表，同步檢查斷路器的正確性）；手動模擬并列：將110kV系統電壓經主變高壓側開關、主變壓器引到10.5kV母線（發電機出口斷路器處于斷開狀態，手車柜置于試驗位置）。確認發電機斷路器分合正常，重復檢查發電機出口斷路器手車柜在試驗位置。機組空運轉正常，投入勵磁裝置，使發電機母線建壓至Ue。手動模擬同期操作：在開關合閘瞬間，同時檢查接入的電壓表顯示回零、同步檢查繼電器接點閉合、同步表同時過同步點、斷路器合閘正常。同期裝置的工作正確后跳開發電機出口斷路器，將出口斷路器手車柜置于試驗位置；自動模擬并列：在手動準同期試驗結束后再進行自動準同期并列試驗。

發電機組帶負荷試驗：水輪發電機組帶負荷試驗。同期回路工作正確，可做正式并列試驗、帶負荷試驗。調節機端電壓和頻率使與系統一致，投入2#發電機出口開關506的同期回路，投入同期系統，精確調整電壓和頻率使一致，合上發電機出口開關，使本機并入系統。并網正常后逐步增加有功和無功，觀察機組各檢測點溫度、振動、擺度，機組帶負荷后的調速器運行穩定性，勵磁系統的調節性能滿足要求。

甩負荷試驗：在機組帶負荷各項設備和裝置工作正常后，有功和無功負荷連續平滑調整并帶負荷運行穩定后可進入甩負荷試驗。甩負荷試驗分四次進行，分別為25%、50%、75%、100%的額定有功負荷和按照0.8功率因素配置的無功負荷進行甩負荷試驗。每次甩負荷試驗分別記錄調速器、勵磁系統，主機各動態參數，主要參數為甩負荷時蝸殼水壓上升值和機組升速率是否滿足設計要求。記錄調速器和勵磁系統甩負荷時的調節參數。

水輪發電機組72h帶負荷試運行：在所有試驗結束后機組進入72小時連續試運行，所帶負載為額定負載（當前水頭下的最大負荷）。根據正式運行值班制度全面記錄試運行所有有關參數，記錄運行中設備出現的問題和缺陷，72小時結束后徹底檢查機組并進行消缺。機組檢查、消缺后進行機組移交驗收，完成后機組投入商業運行。

綜上，在電氣設備實際安裝進程中施工企業要加強質量控制，做好對應的管理。同時針對現有水電站電氣設備質量保障體系的持續優化，落實電氣設備安裝與調試人員的技術培訓工作，這樣就有利于施工人員質量意識及技術水平的持續提升，能開展針對性的水電站電氣設備安裝調試施工技術方案的編寫與落實，提供科學合理的技術，保障水電站的安全穩定運行。