黃河龍口水電站3#水輪發(fā)電機組調(diào)速器自動切機問題分析

時宏艷　趙遠新　張茂盛

摘要：黃河龍口水利樞紐工程下游距已建的天橋水電站約70km，電站裝機容量420MW，其中3#水輪發(fā)電機組于2010年4月2日并網(wǎng)發(fā)電，調(diào)速器采用的WDST型雙微機調(diào)速系統(tǒng)，運行狀況基本良好。但機組在停機態(tài)下，調(diào)速器時有發(fā)生A閥在線工況下A/B機自動切換而在線閥不切換的現(xiàn)象。文章對這種現(xiàn)象進行了分析，并提出了解決對策。

關(guān)鍵詞：黃河龍口水電站；水輪發(fā)電機組；調(diào)速器；自動切機；水利樞紐工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK730 文章編號：1009-2374（2016）03-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.064

黃河龍口水利樞紐工程位于黃河北干流托龍段尾部、山西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的交界地帶，壩址距上游已建的萬家寨水利樞紐25.6km，下游距已建的天橋水電站約70km，電站裝機容量420MW，其中4臺單機容量100MW、1臺單機容量20MW。3#水輪發(fā)電機組于2010年4月2日并網(wǎng)發(fā)電，調(diào)速器采用的WDST型雙微機調(diào)速系統(tǒng)，運行狀況基本良好。

1 故障描述及初步處置措施

在機組在停機態(tài)下，調(diào)速器時有發(fā)生A閥在線工況下A/B機自動切換而在線閥不切換的現(xiàn)象。隨即對機組進行了以下檢查處理：（1）對導葉比例A閥進行了清洗、檢查，未見異常；（2）更換了比例閥驅(qū)動板A，并進行了調(diào)速器調(diào)零調(diào)幅參數(shù)整定和靜態(tài)試驗。因此為了檢查原因，進一步從程序角度進行分析。

2 程序角度問題分析

通過程序分析可知，A/B機自動切換只在本機電氣故障且備用機無故障狀態(tài)下完成，由電氣故障導致的切機指令與切閥指令同步下發(fā)。在任何工況下共有三種原因可導致在線機電氣故障：（1）并網(wǎng)工況下機頻1與機頻2均故障；（2）A閥在線且反饋1斷線；（3）B閥在線且反饋2斷線。A/B機與A/B閥自動切換原因示意圖如圖1所示：

為了驗證基本邏輯的正確性，排除B閥自動切換回路故障的可能性，在機組調(diào)速器A閥在線情況下，通過在電調(diào)柜端子處拆除導葉反饋1信號線模擬反饋1斷線信號。反饋1信號線拆除后調(diào)速器在線機正確報出電氣故障，同時調(diào)速器正確執(zhí)行切機切閥動作。通過上述分析與驗證，在線機自動切換動作很可能是由干擾信號所引起。

3 原因查找

3.1 程序加標記確認故障源

為了在程序中確定A/B機自動切換的具體原因，擬在程序判斷電氣故障處增加三個相應(yīng)的計數(shù)器變量，分別用于監(jiān)視引起在線機電氣故障并自動切機的上述三個原因。將修改后的PCC標記程序及配合顯示計數(shù)點的觸屏程序分別寫入調(diào)節(jié)器A機、B機和觸屏。三個計數(shù)點分別在引起電氣故障的三種情形下自增計數(shù)，并將相應(yīng)計數(shù)值在觸摸屏上實時顯示，對應(yīng)關(guān)系如表1。計數(shù)值每增加1，說明程序在執(zhí)行該任務(wù)時掃描到了該類型故障發(fā)生。

隨后調(diào)節(jié)器兩次捕捉到切機動作：第一次反饋1故障計數(shù)從0增至2，說明導致該次B機切A機動作的原因是反饋1斷線信號，且該信號持續(xù)了大于一個但小于兩個任務(wù)掃描周期的時間（10～20ms）。第二次場觀察觸屏顯示內(nèi)容反饋1故障計數(shù)從2增至3，再一次說明導致該次A機切B機動作的原因還是反饋1斷線信號，該次信號持續(xù)時間小于一個任務(wù)掃描周期（10ms）。

在上述監(jiān)視程序運行期間未曾捕捉到B閥在線工況下的切機動作，結(jié)合以上信號捕捉過程，充分肯定導致A/B機自動切換的原因是反饋1斷線。切機不切閥是由于該種故障信號僅持續(xù)約一到兩個任務(wù)周期以內(nèi)（小于10～20ms），該時間僅完成了對切機中間繼電器（QH1或QH2）和反饋1斷線中間繼電器（FKDX1）的短時勵磁，但沒有足夠持續(xù)時間去勵磁比例閥切換閥線包，而切換閥線包恰恰需要更長的作用時間才動作。

3.2 錄波儀進一步確認故障點

導葉反饋1和導葉反饋2信號至電柜端子后分別經(jīng)A比例閥驅(qū)動板和B比例閥驅(qū)動板調(diào)整之后才送入調(diào)節(jié)器參與運算處理，為了進一步確定故障點，使用WFLC-VI錄波儀對兩路導葉反饋信號進行比例閥驅(qū)動板輸入前和輸出后的錄波工作。錄波工作由切B機中間繼電器（JB）的一對常開接點觸發(fā)，錄波儀設(shè)置錄波時間為切機觸發(fā)前3s和觸發(fā)后2s，機組保持A機A閥在線。錄波儀各通道含義如表2所示：

在停機和發(fā)電工況下對上述測點進行多次錄波，停機態(tài)手動錄波文件如圖2所示。此時導葉全關(guān)位，U1≈0.02V，U3≈0.04V，U4≈0.02V，但U2（導葉反饋1調(diào)整后信號）已經(jīng)出現(xiàn)較大幅值的毛刺和波動，且負向部分幅值較大，部分負向毛刺幅值已經(jīng)遠遠超出程序中判斷導葉反饋斷線的閾值（-0.076V）。當程序執(zhí)行到該判斷語句時恰有該類毛刺出現(xiàn)，反饋1斷線信號有效，電氣故障信號有效。而毛刺由于持續(xù)時間較短，所以出現(xiàn)了切機不切閥現(xiàn)象。

通過分析上述錄波波形可知，導葉反饋1信號經(jīng)過A比例閥驅(qū)動板之后突現(xiàn)大量毛刺干擾信號，問題直指A比例閥驅(qū)動板上的調(diào)整電路，故自動切機的原因很大可能是由運算放大器本身性能問題或與周圍電路不匹配導致的。

4 問題處理

根據(jù)分析原因，將放大器芯片LM124J，更換為TL084CN，并在機組停機狀態(tài)下手動啟動錄波。如圖3所示，U2波形已無明顯低于反饋斷線閾值（-0.067V）的毛刺干擾信號，已不致頻繁切機。A閥在線，將機組開至空轉(zhuǎn)，觀察整個過程機組調(diào)節(jié)正常。

5 結(jié)語

隨著龍口水電站3#機組的正常運行與熱備狀態(tài)下的跟蹤觀察，3#機調(diào)速器暫未出現(xiàn)過A/B機切換的現(xiàn)象。通過對各個可能出現(xiàn)故障的因素進行全面的診斷和有針對性的措施，確保機組安全、有效的運行。

作者簡介：時宏艷（1983-），女，內(nèi)蒙古烏蘭浩特人，黃河萬家寨水利樞紐有限公司中級工程師，碩士，研究方向：水電站設(shè)備維護。

（責任編輯：蔣建華）