馮 文

（新疆伊犁河流域開發建設管理中心 烏魯木齊 830000）

1 恰海水電站概況

恰海水電站是一座混合引水式水電站，具有不完全年調節能力，設計標準較高，采用先進的計算機監控系統、震動擺動檢測分析系統和發電機氣隙檢測系統，可實現無人值班（少人值守），便于與梯級電站的聯合運行。

樞紐工程由粘土心墻堆石壩、表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞、發電引水系統、水電站副廠房等主要建筑物組成。發電引水系統采用“一洞兩機”布置方式，設計引水量2×134.35m3/s。電站主廠房布置在壩后河床上，壩軸線垂直河床，總長度127m、寬25.5m、高度50.3m，尾水渠利用天然河道布置；電站總裝機容量4×8萬kW，設計水頭68m，單機引水流量134.35m3/s，多年平均發電量9.28億kW·h。

2005年8月首臺機組發電，2006年9月最后一臺機組發電，至今，年發電量已達到設計水平。

2 試驗水輪發電機組參數（以3號機組試驗為例）

a.發電機參數為：型號SF80—34/8800；額定功率8萬kW；額定電壓13800V；額定電流3937.6A；額定頻率50Hz，相數3；定子絕緣F級；推力負荷770t；功率因數0.875。

b.水輪機參數為：型號 HL（L241）—LJ—405；最大水頭83.6m；最小水頭51.2m；額定轉速176.5r/min；旋轉方向俯視順時針；額定功率8.252萬kW；設計水頭68m；設計流量 134.31m3/s；飛逸轉速 320.4r/min；轉輪直徑4050mm。

3 機組啟動前檢查內容

水輪發電機組啟動前檢查的主要內容有引水系統檢查、水輪機部分檢查、調速系統及其設備檢查、發電機部分檢查、油水氣系統檢查、電氣一次設備檢查、勵磁系統設備與回路檢查、電氣二次設備檢查、計算機監控系統設備檢查等。各系統和設備在靜態狀態下的安裝質量應完全符合國家規范要求。

4 機組首次啟動應準備的工作

機組首次啟動前的準備工作非常重要，直接關系到機組首次啟動是否安全和成功，根據恰甫其海水電站所處的環境和電站設計，啟動前應做好以下準備工作：

a.各部位運行人員進入工作崗位；各監測儀器、儀表準備到位。

b.確認沖水過程中發現的問題已處理完畢。

c.各部冷卻水、潤滑水投入，水壓、流量正常，潤滑油系統、操作系統工作正常，各油槽油位正常。

d.廠用交、直流電源供電正常，PT一次、二次熔斷器安裝良好。

e.調速器置“現地”和“手動啟動”方式。調速器油壓裝置置“遠程”和“自動”方式，主油閥開啟。漏油裝置處于“自動”位置。

f.發電機出口斷電器301、隔離開關3011斷開（3號發電機出口開關編號）。

g.發電機轉子集電環碳刷拔出。

h.水力機械保護和測溫裝置已投入。

i.拆除所有與開機無關的試驗線、短接線及接地線。

j.在發電機出口PT一次側外接標準頻率表監視發電機轉速。

k.臨時布置檢測各部震動和擺動的表計。

l.啟動發電機頂起裝置頂起發電機轉子一次，使推力瓦建立適當的油膜。

m.記錄上、下游水位和各部原始溫度。

n.投入主軸工作密封，撤除檢修空氣圍帶。

5 機組的動態試驗

機組動態試驗是檢驗水輪發電機組是否能按照設計要求在額定功率下發電運行，是檢驗水輪發電機組在實際工況條件下機組的設備質量、安裝質量是否滿足國家標準和設計要求。

5.1 水輪機各部軸承溫升試驗

軸承溫度的測試是機組軸承試驗的內容之一，是機組運行時重要的檢測參數，主要反映軸承的運行性能和機組運行的安全水平。軸承運行時任何一個部位的缺陷所引起的故障，均首先導致軸瓦的溫度升高，是軸承燒瓦停機的征兆。做該項試驗的主要目的是：?了解軸瓦表面溫度的分布情況，即軸瓦的溫度場；?了解沿著軸瓦厚度方向的溫度變化情況，即軸瓦的溫度梯度；?了解瓦溫變化所引起的熱變形對軸承運行的影響。

恰海電站3號發電機組首次啟動后，對水輪發電機組發電機推力軸承、推力油槽、上導軸承、上導油槽、下導軸承、下導油槽、水導軸承和水導油槽等各部溫度進行了測試，試驗數據見表1。

表1 3號機組各部軸承及油槽運行溫度試驗（2006年8月30日）結果 單位：℃

溫升試驗持續8h，機組開機在額定轉速下運行3～4h后，各部軸承溫度平穩，未發現軸承溫度急劇升高現象，最高溫度在允許范圍內，反映了3號水輪發電機組各部軸承制造質量和安裝質量完全符合國家標準，滿足機組安全運行。

5.2 機組空載下調速器試驗

調速器在機組運行過程中起著重要的調節控制作用，其動態性能就是自動調節系統的調節過渡過程。單機運行過程控制機組頻率，并網運行過程調節機組有功功率；故障或事故情況下保證機組安全停機。因此，機組空載下的調速器試驗顯得尤為重要，全面考驗調速器動態性能是保證機組安全運行的手段。

恰海電站3號機組空載下調速器主要的試驗和試驗記錄如下。

5.2.1 空載手自動切換試驗

a.手動切電手動。切前導葉開度13.24%，切后導葉開度13.24%。

b.自動切電手動。切前導葉開度13.24%，切后導葉開度13.24%。

c.手動切自動。切前導葉開度13.24%，切后導葉開度14.29%。

d.電手動切自動。切前導葉開度13.49%，切后導葉開度12.95%。

5.2.2 自動開停機試驗

自動停機曲線見圖1。

試驗結果：導葉全關時間5.1s。

自動開機曲線見圖2。

試驗結果：導葉開機時間47.8s，第一段30.0s，第二段17.8s。

圖1 3號機組自動停機曲線

圖2 3號機組自動開機曲線

5.2.3 空載擾動試驗

a.實驗最優的參數：永態系數Bp=6.0%；緩沖時間Td=10s；頻率死區 Ef=0.3Hz；晢態系數 Bt=40%；加速度時間Tn=0.2s。

b.空載擾動曲線。上擾曲線見圖3。

試驗結果：轉速超調量為0%，調節時間為26.4s。

下擾曲線見圖4。

試驗結果：轉速超調量為24.2%，調節時間=29.5s。

5.2.4 空載擺動試驗

3min自動頻率擺動值：當前水頭為56.5m，空載開度為21.26%。

a.第一次最大頻率為 50.030Hz，最小頻率為49.952Hz，擺動值為 0.078Hz。

b.第二次最大頻率為 50.038Hz，最小頻率為49.958Hz，擺動值為 0.080Hz。

c.第三次最大頻率為50.030Hz，最小頻率為49.936Hz，擺動值 0.112Hz。

3次平均擺動值為0.090Hz。

通過3號機組空載下調速器試驗，其試驗數據滿足機組動態特性及其品質指標，調速器系統自動調節系統的調節過渡過程安全可靠。

圖3 3號機組空載上擾曲線

圖4 3號機組空載下擾曲線

5.3 發電機短路特性試驗

發電機短路特性試驗是發電機在額定轉速和定子電壓為零的條件下，定子繞組端電流與轉子電流之間的關系。通過發電機短路特性試驗，可以檢查定子三相電流的對稱性，并結合空載特性曲線求得發電機的參數。因此，短路特性也是發電機的重要特性之一。

恰海水電站3號機組短路試驗結果見表2。短路特性曲線見圖5。

5.4 發電機組定子空載特性試驗數據

發電機空載特性試驗是發電機在額定轉速和定子電流為零的條件下，定子繞組端電壓與轉子電流之間的關系。空載特性曲線是發電機最基本的特性，也是決定發電機參數及運行特性的重要依據之一?？蛰d特性配合短路特性，可求出發電機的電壓變化率△U%,縱軸同步電抗xd、短路比KDL和負載特性等。在空載特性試驗的同時，還可以檢查發電機三相電壓的對稱性，并進行定子繞組匝間絕緣試驗。3號機組定子空載特性試驗結果見表3。

空載特性曲線見圖6。

表2 3號機組短路特性試驗結果

5.5 機組甩負荷試驗

發電機組甩負荷試驗主要檢驗機組運行過程中在突然甩額定負荷時，水輪發電機組引水系統能否滿足設計要求，發電機組的調節過程是否滿足設計要求，調整機組突甩額定負荷時引水系統水壓上升率與機組轉速上升率之間的關系，保證機組與引水系統安全運行。

圖5 3號機組短路特性曲線

恰海水電站3號機組甩負荷試驗結果見表4。

甩50%負荷曲線見圖7。

甩75%負荷曲線見圖8。

甩100%負荷曲線見圖9。

通過甩50%、75%、100%負荷試驗，對3號機組調速器永態轉差系數、暫態轉差系數、積分時間常數、微分時間常數等參數進行調整，可使水輪發電機組運行在最佳的工況下，保證引水系統和水輪發電機組安全可靠的運行。

5.6 機組帶負荷72h試驗

3號水輪發電機組完成并列和甩負荷試驗后，機組具備并入電力系統帶額定負荷連續72h試運行的條件。

表3 3號機組定子空載特性試驗結果

圖6 3號機組空載特性曲線

機組進入72h試運行過程中，如果因機組及相關機電設備的制造、安裝質量或其他原因引起運行中斷，應對機組及相關機電設備故障進行處理，重新開始72h的連續試運行，中斷前后的運行時間不得累加計算。根據機組試驗條件情況，在允許情況下，應滿負荷運行72h或帶最大負荷72h運行，其目的是檢驗機組在連續運行情況下能否滿足系統的運行要求，能否保證持續安全運行。

6 結論

3號機組按照DL/T507—2002《水輪發電機組啟動試驗規程》完成了動態試驗的全部試驗項目，對機組各部軸瓦溫升、機組有功與無功、調速器系統性能、勵磁系統性能、發電機組絕緣以及緊急事故情況下，水系統、金屬結構、保護系統、水輪機自動化系統、油系統和氣系統等進行了檢驗。通過試驗，3號水輪發電機組符合國家有關規范和標準，可以投入商業運行。

表4 3號機組甩負荷試驗結果

圖7 3號機組甩50%負荷曲線

圖8 3號機組甩75%負荷曲線

圖9 3號機組甩100%負荷曲線