水輪發電機組調試及試運行淺議

張效賢，王志會

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

水輪發電機組調試及試運行淺議

張效賢，王志會

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

水電站的主要設備分為主機和輔助設備兩大類；其中主機主要是指水輪發電機組，輔助設備（簡稱輔機）主要是指主機的測量、控制和保護等裝置，主要包括各類互感器、水輪機調速器及管路裝置、發電機勵磁保護裝置和消防保護置等；水輪機調速器簡稱調速器，是電站重要的輔機，主要用于控制水輪機轉速和出力，同時保護其安全、穩定運行。

機組；調試；負荷

1 成立調試組織機構

每個電站水輪機組的調試組織機構。一般分為試運行和系統調試工作，成立調試組委員會，對調試工作進行統一領導和指揮，要在調試領導機構下設立項目部試運行指揮部，機組充水啟動試運等，負責完成調試機組的資料，按批準的調試大綱在調試領導機構的統一領導和指揮下完成調試工作。負責調試中的測試、記錄、結果分析及調試報告的編寫，以及接線、改線、操作、維護、保養、缺陷處理等工作。我項目部按接入系統調試大綱要求，在系統調試領導機構的統一領導和指揮下參加完成電站電力系統調試工作。

2 水輪機發電機組調試及時運行的內容

水輪發電機組是利用水的勢能轉變成機組的動能再轉變成電能，供人們在生活和生產中使用。電氣設備要求供電安全可靠及電網電能質量十分嚴格。我國電網的額定頻率為50Hz，我國電網允許的頻率偏差為±0．2Hz。因此，要不斷地調節水輪發電機組轉速來改變機組的頻率，維持機組的額定工況，就要由調速器不斷改變導葉關開度，調節過機流量，來達到調試目的。機組調試分為無水調試和有水調試。調速器是水輪發電機組重要輔助設備，它與主機的一次及二次回路和計算機輔助監控系統組合，完成機組的開停機、增減負荷、事故停機等。

2.1 無水調試

無水調試是水輪發電機組總裝機最后階段。主要工作內容有整個機組的清掃檢查撿漏消缺，三部油槽的注油，高壓油頂起的調試及導葉（槳葉）開關時間的調試等項目。常見問題機組導葉和槳葉不動或彈性動作。在機組調試中經常遇到調速器油壓正常，機組導葉和槳葉不動作或者彈性動作的現象。有可能出現的幾種狀況。

（1）機組油壓管路的空氣太多導致油的壓強不夠，致使導葉和槳葉不能動作。處理方法：多次開關閉控制導葉和槳葉的電磁閥排空油管里面的空氣。

（2）由于機組的管路里面含有雜質導致機組控制導葉和槳葉的電磁閥堵塞。處理方法：拆下電磁閥打開電磁閥用酒精或汽油清洗就可以解決此問題。導葉關閉正常但不能實現分段關閉延時：這種現象一般情況是分段關閉電磁閥堵塞不能復歸，清洗電磁閥或更換好的電磁閥。

2.2 水輪發電機組試運

試運行試驗內容主要包括：機組充水試驗、機組首次啟動和初步軸承溫升試驗、機組過速試驗、調速器空載試驗、自動開機至機組空轉及調速器參數初選、自動開停機試驗發電機短路升流試驗、發電機升壓試驗、定子接地試驗、 勵磁空載試驗、主變沖擊試驗、機組并網及甩負荷機組、72小時試運行及28天考核運行期。

（1）機組充水試驗。機組充水試驗包括尾水流道充水及進水流道充水。首先提起尾水閘門進行充水，檢查尾水流道及進水流道充水過程各部位檢漏情況是否正常，是否發現較大滲漏處，機組密封情況是否良好，發現問題及時處理。機組進水流道充水。充水前檢查，確認導葉在全關位置，接力器鎖錠在投入狀態下在打開進水口閘門打開，開始充水；等充水完成檢查各壓力測點壓力值是否正常。正常后打開技術供水各個閥門，檢查是否有漏水。正常后進行進水口閘門試驗。

（2）機組首次啟動和初步軸承溫升試驗。機組首次手動開機試驗目的，在于檢查機組安裝質量、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。首次機滑行正常后將轉速調至25%，機組運行正常后轉速調至50%，運行正常后，轉速至75%，運行正常后轉速至100%，運行正常，機組首次啟動試驗完成進行瓦溫實驗如圖1所示，在進行瓦溫穩定試驗過程，運行4小時過程中檢查各部溫度監控數據是否正常，檢測機組的擺度是否超標（圖1）。

圖1 瓦溫試驗圖

圖2 機架軸向振動1 X分量 - 過程變化曲線圖

（3）機組過速試驗。過速試驗目的檢查機組各部間隙、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。過速試驗開始轉速由一般有100%-115%-120%-130%-140%-160%-162%機組過速后停機，接力器鎖定投（圖2）。

（4）調速器空載試驗機組過速試驗。調速器空載試驗：空載試驗分空載擾動試驗和空載擺動試驗，空載擾動試驗目的是測量水輪機調節系統的動態特性，求得機組在空載狀態運行時的最佳參數和臨近的調節參數，從而使得調速器在調節過程中既滿足動態穩定指標，又滿足調節過程中的速動性的要求。空載擺動試驗主要驗證機組在調節的空載參數下的穩定性的試驗?？梢苑譃槭謩訑[動試驗和自動擺動試驗。

（5）自動開機至機組空轉及調速器參數初選。按照“調速器手動空載頻率擺動試驗”手動打開導葉接力器，使得機組頻率達到49．50～50．00Hz之間，穩定3min之后將導葉操作切至“自動”，設置調速器為“跟蹤頻給”工作方式，從觸摸屏上下發頻率給定值，頻率給定變化依次為4852Hz、5248Hz，觀察導葉開度與機頻的變化規律。修改“空載PID參數”，重復頻率給定值下發，觀察參數調整后的導葉開度與機頻的變化規律，選取滿足超調量小、穩定時間短要求的參數。試驗結束，將頻率給定值改為50Hz（表1）。

設置好當前水頭下的啟動開度，調速器置“遠方”“自動”，待監控系統流程執行到啟動調速器時開始記錄導葉。

（6）發電機短路升流試驗。試驗目的檢查勵磁系統功能、發電機定轉子繞組、CT回路以及發電機電流保護是否正確可靠。試驗過程主要包括發電機出口開關柜短路銅排連接，開機準備接力器鎖定拔，進行開機它勵電源投開它勵電源投入/退出。勵磁投入，升流試驗開始升流至10%-25% -50%-75%-100%，減至0滅磁，下停機令撤除短路銅排。

開度和機組頻率的變化規律，完成自動開停機試驗（圖3）。

圖3 短路升流曲線圖

（7）發電機升壓試驗。發電機升壓試驗目在于檢查勵磁系統功能、發電機定轉子繞組、PT回路以及發電機電壓保護是否正確可靠。升壓過程，檢查機組振動、擺度、定子基座振動無明顯變化，機組定子鐵芯水平振動，升壓至75%開始隨著定子電壓增大而增大，升壓至100%，定子鐵芯水平振動，定子鐵芯垂直振動有無明顯變化。

（8）定子接地試驗。發電機定子一點接地試驗，斷滅磁開關，準備發電機單相接地試驗,掛接地線， 合滅磁開關，開始發電機定子一點接地試驗。

表1 自動開機停機試驗

（9）勵磁空載試驗及機組自動開停機試驗。試驗目的檢查調節勵磁系統參數，檢驗勵磁系統調節能力、抗擾動能力、響應速度，機組監控的性能。

（10）機組甩負荷試驗。試驗目的考察機組帶負荷能力，甩負荷后調速器調節能力。試驗過程負荷加載至25%甩負荷 、負荷加載至50%、甩負荷加載至75%甩負荷、負荷加載至100%甩負荷。

（11）帶負荷下調試器系統試驗及72小時考核。試驗目的機組在帶負荷情況下，根據現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過程的觀察和分析，找出可能達到的最佳調節過程，從而選擇在帶負荷時的最佳調節參數，以滿足在帶負荷過程中對調速系統速動性和穩定性的要求。之后停機檢查進行72小時試運行及30天考核期，考核期間要做好相關性能參數的記錄，檢測水輪發電機組安裝的質量。

3 結語

在調試運行過程中要根據水輪機組的類型選擇機組的調試最優的方案調試，保證安全有效。文章中圖使用的湘航樞紐工程調試圖片。

[1]程志剛．新編電氣工程手冊[M]．安徽文化音像出版社，2003．

[2]張勇傳．水電站運行原理[M]．北京：中國水利水電出版社，1998．

[3]張勇傳．水系統最控制[M]．武漢:華中理工大學出版社，1993．

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1671-0711（2017）10（上）-0098-03