中小型水電站啟動試驗中若干問題的探討和研究

【摘要】通過對中小型水電站啟動試驗中暴露問題的研究，將其歸納為設(shè)備自身、初始狀態(tài)及新設(shè)備誘發(fā)等三方面，在保證中小型水電站能夠穩(wěn)定、安全投運的前提下，通過系統(tǒng)的對暴漏問題的分析，便于為同類型電站在設(shè)計、采購、安裝等方面提供一定的指導(dǎo)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】啟動試驗；機組；系統(tǒng)；檢修；問題

0.概述

該小型水電站為二級電站，壩址控制流域面積818.75平方公里，多年平均徑流量6.71億立方米。水電站為水庫調(diào)節(jié)電站，工程主要由水庫樞紐、壓力隧洞、電站廠房等建筑物組成。水庫正常蓄水位398米，正常蓄水位以下庫容890萬立方米，總庫容960萬立方米。

壩型為混凝土重力拱壩，最大壩高50米。壓力隧洞全長350米，設(shè)計引水流量36立方米/秒。電站裝機容量10000千瓦，保證出力1480千瓦（P=80%），年均發(fā)電量3740萬千瓦時。

1.啟動試驗的目的

機組的啟動試驗作為安裝和大型檢修后的并網(wǎng)門檻，顯得尤為重要。通過啟動試驗，既要驗證機組各系統(tǒng)的完備和可靠程度，同時也需要暴露出足夠多的問題，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)、及時處理，為投運后機組經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。

2.啟動試驗問題分析及處理

2.1設(shè)備本身問題

2.1.1設(shè)備零配件質(zhì)量差

問題現(xiàn)象：試驗過程中發(fā)現(xiàn)2號發(fā)電機第一組PT正常、6.3KV母線PT正常，發(fā)電機第二組PT A相電壓偏小，35KV線路PT B相電壓顯示偏小。

分析處理：至2號發(fā)電機出線柜內(nèi)檢查各相電壓螺絲緊固，檢查保險發(fā)現(xiàn)A相保險松動，拔下清理后重新插入，電壓正常；至35KV PT柜內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)B相短接連片螺絲斷裂，取下更換接線端子后一切正常；空載試驗繼續(xù)，發(fā)電機繼續(xù)升壓，并且核相，一切正常。

2.1.2設(shè)備組裝工藝低

問題現(xiàn)象：2號發(fā)電機運行中合廠用變開關(guān)時發(fā)現(xiàn)廠用變開關(guān)室內(nèi)有弧光產(chǎn)生。

分析處理：停2號發(fā)電機，打開廠用變進線柜后檢查發(fā)現(xiàn)，廠用變刀閘A相刀口沒合到位，調(diào)整拉桿后仍然沒有可靠合上，且拉桿在憋勁，仔細檢查后發(fā)現(xiàn)廠用變刀閘A相靜觸頭支柱瓷瓶比其他兩相矮，刀閘在動作過程中卡澀，合不到位，拆下更換后，刀閘分合正確靈活，廠用變再次帶電正常，經(jīng)過核相后，相序也正確。

2.2設(shè)備初始狀態(tài)問題

2.2.1保護裝置接線與現(xiàn)場實際不符

問題現(xiàn)象：2號發(fā)電機出口刀閘在合，2號發(fā)電機所有電源在切除，包括滅磁開關(guān)，勵磁電流由電焊機提供。2號發(fā)電機出口開關(guān)合不上，保護沒有任何信號。

分析處理：檢查開關(guān)本身閉鎖回路，沒有發(fā)現(xiàn)問題，將控制電源切除，手動合開關(guān)正常后，確定是保護將開關(guān)跳掉，可保護裝置有無任何報警信號，檢查控制回路接線也是正確。將保護連片逐一退出直到水機保護時2號發(fā)電機出口開關(guān)合上，后查找程序后發(fā)現(xiàn)是滅磁開關(guān)與發(fā)電機出口開關(guān)不對應(yīng)所致，合上滅磁開關(guān)后一切正常。

2.2.2參數(shù)設(shè)置不符合要求

問題現(xiàn)象：2號發(fā)電機短路電流升至額定25%后檢查發(fā)電機差動保護、主變差動保護差流；發(fā)電機差流為零正確，可主變差流卻很大。

分析處理：檢查主變差動保護裝置采樣正確，將投運前的保護校驗報告進行核實，一切正常未發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，再查找平衡系數(shù)，發(fā)現(xiàn)平衡系數(shù)不正確，經(jīng)平衡系數(shù)公式計算后發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)CT變比出錯，主變低壓側(cè)CT變比與發(fā)電機出口CT變比整定一樣，將主變低壓側(cè)變比輸入后重新計算平衡系數(shù)，輸入后差流為零；短路試驗繼續(xù)升流直到額定一切正常。

2.3新設(shè)備誘發(fā)問題

2.3.1新設(shè)備工作原理的不清楚

問題現(xiàn)象：蝶閥電源指示燈亮；蝶閥全關(guān)指示燈亮（蝶閥在中間位置），按下關(guān)蝶閥按鈕，蝶閥未動作，按下開蝶閥按鈕，蝶閥向關(guān)蝶閥方向旋轉(zhuǎn)。

分析處理：將電源相序更改后（BC兩相對調(diào)），蝶閥開關(guān)方向正確；蝶閥在中接位置，蝶閥全關(guān)指示燈亮，拆開蝶閥本體接線盒發(fā)現(xiàn)蝶閥全關(guān)行程開關(guān)動作，經(jīng)現(xiàn)場試驗人員研究終于找到調(diào)整方法：將蝶閥行程開關(guān)控制主齒輪按下旋轉(zhuǎn)90度后松開，與蝶閥旋轉(zhuǎn)聯(lián)動脫開， 將蝶閥打到全關(guān)位置，旋轉(zhuǎn)蝶閥關(guān)行程開關(guān)轉(zhuǎn)軸，直到全關(guān)限位動作（轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向與限位開關(guān)動作方向相反）。這時再將蝶閥行程開關(guān)控制主齒輪按下旋轉(zhuǎn)90度后松開（轉(zhuǎn)回到原來位置），與蝶閥旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，將蝶閥打到全開位置，同樣與蝶閥旋轉(zhuǎn)聯(lián)動脫開，旋轉(zhuǎn)蝶閥開行程開關(guān)轉(zhuǎn)軸，直到全開限位動作（轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向與限位開關(guān)動作方向相反），將蝶閥行程開關(guān)控制主齒輪恢復(fù)聯(lián)動后，開關(guān)蝶閥正常，檢查并調(diào)整蝶閥過轉(zhuǎn)矩行程后恢復(fù)蝶閥正常運行。

2.3.2機組變系統(tǒng)設(shè)計問題的研究

問題現(xiàn)象：合上主變低壓側(cè)開關(guān)，主變后備保護零壓過高動作，主變高低壓側(cè)開關(guān)跳閘，主變零序電壓定值100V，主變零序電壓實測106V。

分析處理：保護動作后，將一次回路徹底檢查確定沒問題后，將主變零序電壓投信號，再次合閘，零序電壓仍然很高，用萬用表檢查6.3KV母線PT電壓和35KV線路PT 電壓。

數(shù)據(jù)分別如下：

6.3KV母線PT電壓數(shù)據(jù)：Uab，97V；Ubc，100V；Uca，100V；Ua，12V；Ub，106V；Uc，99V；Uzn，45.7V；3U0，106V。

35KV線路PT電壓數(shù)據(jù)：Uab，104V；Ubc，104V；Uca，105V；Ua，60V；Ub，60V；Uc，61V；Uzn，60V；3U0，0V。

斷開主變低壓側(cè)開關(guān)及刀閘，合上2號發(fā)電機出口刀閘及開關(guān)，開2號發(fā)電機建壓至額定，6.3KV母線帶電正常，且6.3KV母線PT二次電壓數(shù)據(jù)也正常。從以上試驗及數(shù)據(jù)做如下分析：主變帶6.3KV母線時，由6.3KV母線PT二次電壓數(shù)據(jù)分析表明A相接地；由35KV母線PT二次電壓數(shù)據(jù)分析表明：系統(tǒng)正常，沒有接地點，在同一系統(tǒng)內(nèi)如果一相有接地，所有PT都能反應(yīng)出來，這樣只能暫時推測是由于6.3KV母線PT損壞；可發(fā)電機帶6.3KV母線時，母線PT測出的數(shù)據(jù)又全部合格，又反推測出6.3KV母線PT工作正常。兩種推斷結(jié)果產(chǎn)生矛盾，后經(jīng)多方咨詢相關(guān)廠家技術(shù)人員，得出原因為6.3KV母線PT發(fā)生諧振。由于發(fā)電機系統(tǒng)與主變系統(tǒng)的電容量不一樣，當發(fā)電機帶6.3KV母線時，發(fā)電機系統(tǒng)的電容量不足以使它產(chǎn)生諧振，所以母線帶電正常，當主變帶6.3KV母線時，主變系統(tǒng)的電容量剛好使6.3KV母線PT產(chǎn)生諧振，使母線PT帶電不正常。原因分析清楚后，為驗證得出的結(jié)論，在6.3KV母線PT二次開口三角形繞組輸出端并連一只40W燈泡，來破壞諧振條件，主變帶電充6.3KV母線，檢查采樣數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)B相又變?yōu)?0V左右，且燈泡被點亮，說明加燈泡后有一定作用，只是該條件還不足以破壞其諧振條件，后又更換為60W燈泡后，母線帶電正常，燈泡也未點亮，至此試驗正常。

3.啟動試驗問題探討與研究

通過此次對整個電站機組變的啟動試驗、調(diào)試以及后期問題分析處理等工作的開展，經(jīng)研究和探討，針對小型電站在安裝、檢修過程中暴露出的問題主要分布在以下幾個方面：一是設(shè)備本身問題，小型電站多為地方或私人投資，過于追求低成本的投入，往往導(dǎo)致采購的設(shè)備質(zhì)量低下或精細程度不夠；二是設(shè)備初始狀態(tài)問題，包括自動化程序和保護系統(tǒng)參數(shù)等出廠設(shè)置不夠準確，現(xiàn)地校準不夠嚴謹，導(dǎo)致啟動試驗中機組變系統(tǒng)誤動；三是新設(shè)備誘發(fā)問題，在調(diào)試準備工作前不可能對新設(shè)備有足夠的認識和理解，導(dǎo)致準備工作不充分，問題分析不及時，需要通過反復(fù)的驗證、探究才能夠得以處理。

綜上所述，在中小型水電站機組變的采購、安裝和檢修過程中，著重避免以上三點問題的出現(xiàn)，能夠為投產(chǎn)后帶來更多的經(jīng)濟效益和社會效益。