淺談向家壩水電站機組調試及流程優(yōu)化

羅　維，劉　凱（中國長江三峽集團公司,四川 宜賓 644612）

淺談向家壩水電站機組調試及流程優(yōu)化

羅維，劉凱
（中國長江三峽集團公司,四川 宜賓 644612）

摘要：介紹了向家壩水電站啟動調試項目和管理經驗，同時探討調試過程中試驗項目的流程優(yōu)化。

關鍵詞：向家壩；水電站；水電機組；有水調試；項目流程

0　引言

水電作為廉價、環(huán)保的電力供應逐漸成為中國經濟發(fā)展中不可或缺的助力，而潛力巨大的西南水利水電開發(fā)則是勢在必行的能源工程。西南水利中的大型水電站正在不斷崛起，然而，在水電站管理系統(tǒng)中，不同水電站的機組調試管理存在差異，筆者以向家壩水電站工程為例，對水電站機組調試管理進行探索討論，希望能給予相關專業(yè)以借鑒。

向家壩水電站由中國長江三峽有限公司建設，是金沙江水電基地下游4級開發(fā)中的最末一個梯級電站。樞紐工程由混凝土重力壩、右岸地下廠房及左岸壩后廠房、通航建筑物和兩岸灌溉取水口組成。

左岸電站為壩后式廠房，右岸電站為地下式廠房，各設計安裝4臺混流式機組。工程已安裝8臺80萬kW水輪發(fā)電機，單機容量目前世界最大，發(fā)電機出口電壓右岸為23 kV，左岸為20 kV，發(fā)電機至變壓器組合采用單元接線，每臺機組均裝設發(fā)電機出口斷路器，GIS 500 kV GIS側進線4回，出線2回，采用3串3/2斷路器接線方式。左右岸各通過2回交流500 kV一級電壓接入系統(tǒng)。

1　機組調試管理

水電站機組調試工作是機組安裝的核心階段，是對機組制造質量驗證和安裝質量最終檢驗的重要環(huán)節(jié)。其基本任務是使安裝機組安全、順利地完成所有設備聯(lián)合運行并移交生產，是電站安全運行和生產效益的重要保證。

向家壩水電站機組按照《向家壩機組啟動試運行調試方案》進行的調試。本文主要介紹左岸哈爾濱電機廠4臺機組有水調試過程，調試順序為1號機至4號機依次進行。以1號機為例，主要調試項目和步驟如下：

機組充水試驗→技術供水系統(tǒng)有水調試→機組首次啟動和軸承溫升試驗→機組過速試驗及機組自動開停機試驗→機組發(fā)電機升流及發(fā)電機短路特性試驗→機組發(fā)電機單相接地及升壓試驗→機組帶主變升流及主變單相接地試驗→機組廠高變升流試驗→發(fā)變組短路熱穩(wěn)定試驗→機組調速器空載試驗→機組勵磁系統(tǒng)空載試驗→機組電源切換試驗、計算機監(jiān)控試驗機組與開關站聯(lián)動、安穩(wěn)裝置切機及主變壓器沖擊合閘試驗→機組發(fā)變組保護與500 kV開關站聯(lián)動試驗→機組主變沖擊合閘試驗→機組同期并網、帶負荷甩負荷試驗→機組負荷下調速器試驗、低油壓事故停機試驗→機組負荷下勵磁試驗、PSS試驗、進相試驗→機組負荷下熱穩(wěn)定試驗、動水落門試驗→機組一次調頻特性測試試驗→72 h試運行。

2　機組調試主要試驗項目及目的

2.1機組充水試驗

2.1.1機組尾水充水試驗

機組尾水管充水，檢查低于尾水位以下水工建筑、機組各部滲漏水情況；檢查各水壓儀表、傳感器工作情況；為機組有水調試做準備。

2.1.2機組壓力鋼管及蝸殼充水試驗

機組壓力鋼管及蝸殼充水，檢查機組各部滲、漏水情況；檢查各水壓儀表、傳感器工作情況。

2.1.3機組技術供水系統(tǒng)充水、調整及切換試驗

進行機組技術供水系統(tǒng)充水，檢查各部滲、漏水情況；檢查各水壓儀表、流量計工作情況；檢查濾水器、減壓閥工作情況；檢查各閥門動作情況。

2.2機組首次啟動和初步軸承溫升試驗

進行機組首次手動開機試驗，檢查機組安裝質量、檢查轉動部分與固定部分間隙，檢驗軸瓦間隙是否滿足要求，軸瓦溫升是否均勻，檢查各溫度傳感器、自動裝置、水機保護裝置、控制回路正常工作情況。

2.3機組軸承溫升試驗及過速試驗

檢查機組各部安裝質量，檢查各部瓦溫是否均勻、正常，檢驗過速保護動作定值，考察機組過速變化是否正常，達到全面檢查機械安裝制造質量的目的。

2.4機組自動開停機試驗

檢查監(jiān)控系統(tǒng)、調速系統(tǒng)以及其他自動化設備是否能遠方正確可靠動作。

2.5機組發(fā)電機升流及發(fā)電機短路特性試驗

檢查勵磁系統(tǒng)功能、發(fā)電機定轉子繞組、CT回路以及發(fā)電機電流保護是否正確可靠。此試驗項目需在檢查機械過速試驗后磁極正常，定子繞組耐壓通過或絕緣達到基本要求后進行。

2.6機組發(fā)電機單相接地及升壓試驗

檢查發(fā)電機定轉子繞組及封閉母線有無異常，PT回路正確性以及發(fā)電機相關電壓保護是否正確可靠。檢驗記錄發(fā)電機空載特性及發(fā)電機空載滅磁特性是否合格。

2.7機組帶主變和廠高變升流及主變單相接地試驗

檢查主變壓器設備、CT回路、發(fā)電機和主變電流保護是否正確可靠。

2.8機組廠高變升流試驗

用一次電流檢查廠高變CT二次回路的完好性、正確性和對稱性；并校驗相關保護的正確性。

2.9機組主變及廠高變升壓試驗

檢查變壓器及廠高變繞組回路、PT回路以及主變升壓過程中溫度、噪聲變化情況。檢查發(fā)電機、變壓器、廠高變有無故障及設備絕緣情況。

2.10發(fā)變組短路熱穩(wěn)定試驗

檢查發(fā)電機、封閉母線、主變額定電流下熱穩(wěn)定性是否滿足要求。

2.11機組調速器空載試驗

空載試驗分空載擾動試驗和空載穩(wěn)定試驗，空載擾動試驗目的，是測量水輪機調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，選擇優(yōu)化的調節(jié)參數(shù)，使得調速器在調節(jié)過程中既滿足動態(tài)穩(wěn)定指標，又滿足調節(jié)過程中的速動性的要求。穩(wěn)定試驗分為手動穩(wěn)定和自動穩(wěn)定試驗。

2.12機組勵磁系統(tǒng)空載試驗

檢查并調節(jié)勵磁系統(tǒng)參數(shù)，檢驗勵磁系統(tǒng)調節(jié)能力、抗擾動能力、響應速度，和勵磁相關功能正確性。

2.13機組電源切換試驗、計算機監(jiān)控試驗

檢查機組電源冗余系統(tǒng)，檢驗計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能以及自動控制流程。

2.14機組與開關站聯(lián)動、安穩(wěn)裝置切機主變壓器沖

擊合閘試驗

檢查安穩(wěn)裝置對號機組切機邏輯的正確性。檢查變壓器絕緣強度能否承受全電壓沖擊。

2.15主變壓器沖擊合閘試驗

檢查變壓器絕緣強度能否承受全電壓沖擊。并考核變壓器的機械強度能否承受勵磁涌流的電動力，同時考核勵磁涌流衰減初期能否造成繼電保護裝置誤動作。

2.16機組發(fā)變組保護與500 kV開關站聯(lián)動試驗

檢驗發(fā)變組保護與500 kV GIS斷路器保護之間出口跳閘傳動的正確性、可靠性。

2.17機組同期并網、帶負荷甩負荷試驗

檢查機組出口開關同期回路，考察機組帶負荷能力，甩負荷后調速器調節(jié)能力

2.18機組負荷下調速器試驗、低油壓事故停機試驗

機組在帶負荷情況下，根據現(xiàn)場情況增加或減少機組負荷，通過對機組所帶負荷擾動后的調節(jié)過程的觀察和分析，找出可能達到的優(yōu)選調節(jié)過程，從而選擇帶負荷時的優(yōu)選調節(jié)參數(shù)，以滿足在帶負荷過程中對調速系統(tǒng)速動性和穩(wěn)定性的要求。

2.19機組負荷下勵磁試驗、PSS試驗、進相試驗

檢查機組帶負荷下勵磁系統(tǒng)調節(jié)響應特性，修訂勵磁系統(tǒng)調節(jié)參數(shù)。檢查發(fā)電機進相工況時有無異常的溫度升高、所帶廠用有無異常的低電壓、機組有無異常振動等，判斷機組能否作為系統(tǒng)的電壓調節(jié)手段。

2.20機組負荷下熱穩(wěn)定試驗、動水落門試驗

檢查帶負荷下軸瓦、發(fā)電機組、變壓器、封閉母線、GIS等設備的熱穩(wěn)定性，考察機組連續(xù)運行能力。

2.21機組一次調頻特性測試試驗

驗證水輪機機組的一次調頻邏輯，考察機組參與電網的一次調頻特性。

2.22機組AGC/AVC試驗

檢測在2臺及多臺機組同時工作的情況下給定總無功、總有功，機組自動調節(jié)無功、有功的功能。

2.23機組72 h試運行

檢查機組在并網條件下連續(xù)穩(wěn)定運行的能力。

3　向家壩左岸1號機組及4號機組調試流程甘特圖

甘特圖中淺色線段代表計劃所需時間，深色線段代表實際花費時間，連接箭頭代表試驗項目的關聯(lián)，見圖1及圖2。

4　試驗項目流程優(yōu)化

4.1試驗順序的合理安排

鑒于以往機組調試經驗，現(xiàn)場專業(yè)調試指揮人員,在實際調試過程中考慮部分試驗類型不同、相互干擾因素較小，將此類試驗并列進行。如將負荷下振動區(qū)測試試驗與負荷下勵磁試驗、PSS試驗并列進行，大大加快工作進度。

4.2試驗耗時情況合理把握

在4號機組調試過程中鑒于以往試驗實際所需時間，將部分試驗統(tǒng)籌規(guī)劃，縮短工期。如機組同期并網、帶負荷、甩負荷試驗；負荷下調速器試驗；負荷下振動區(qū)測試試驗；負荷下勵磁試驗；進相試驗；負荷下熱穩(wěn)定試驗；動水落門試驗。由1號機完成上述試驗的3天合并為1天完成。

4.3試驗時間段的合理安排

在機組調試中部分試驗耗時較長，試驗工況較為簡單，依照其試驗特性，合理安排時間段，提高工作效率。如將發(fā)變組短路熱穩(wěn)定試驗安排至夜間進行，以便更好檢查巡視發(fā)變組在短路穩(wěn)定時的發(fā)熱和漏磁情況。

圖1　向家壩左岸1號機組調試甘特圖

圖2　向家壩左岸4號機組調試甘特圖

4.4靈活調整涉網試驗與非涉網試驗

調試過程中的涉網試驗需要配合區(qū)域電網調度及國家電網調度，而網調、國調所批準時間段可能會影響部分試驗計劃開始、完成時間，從而增加工期。機組調試中應充分考慮網調及國調所批準時間段，可在其間合理安排非涉網試驗，并優(yōu)化銜接過程，達到不影響工期，保證試驗項目的順利完成。

4.5合理利用機組檢修時間

對新投入調試的機組，調試過程中難免發(fā)生故障缺陷，經專業(yè)試驗團隊決策分析后，對于不影響后續(xù)試驗的問題，可在停機檢修時集中處理，提高時間利用率。

5　結束語

經過向家壩水電站4臺機組的陸續(xù)調試投產，此試驗流程的調試管理經驗已驗證，確實能優(yōu)化試驗管理，縮短調試進度。

參考文獻：

[1]DL 507-2002.水輪發(fā)電機組起動試驗規(guī)程[S]. [2]GB50150-2006.電氣設備交接試驗標準[S].

中圖分類號：TM732

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）02-0033-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.02.009

收稿日期：2014-09-19

作者簡介：羅維（1989-），男，助理工程師，從事水電站電氣安裝與調試監(jiān)理工作。