大藤峽水力發電廠8號機組調速器特性試驗

程俊才，朱 濤，郝慧賢，藍曉丹

（廣西大藤峽水利樞紐開發有限責任公司，廣西 南寧 537226）

1 引言

大藤峽水力發電廠水輪發電機組目前是國內單機容量最大的軸流轉槳式機組，其電廠在廣西電網中承擔發電和調峰任務。調速器采用雙比例伺服閥控制的雙微機調速器，具有大網、孤網開度調節模式、功率調節、狀態報警功能，設有正常開停機、緊急停機、伺服切換、事故停機等控制方式。

調速器作為水電廠重要的控制設備，對電力系統穩定頻率、平衡負荷有著重要作用，所以為保證機組正常穩定并網，對調速器進行特性試驗是必要的[1]。

2 機組及調速器基本參數

大藤峽水力發電廠8號機組主要設備參數見表1～ 表3[2]。

表1 水輪發電機組

表3 調速器技術參數范圍

3 調速器靜態調試

3.1 靜態調試安措措施

（1）進水口閘門在“全關”位置；

（2）尾水管閘門在“全關”位置；

（3）接力器鎖定退出；

（4）需要開關導葉時，確保水車室、蝸殼內無人工作，并確保專人監護。

3.2 控制柜上電前檢查

控制柜上電前檢查是檢查控制回路的完好性、正確性，對減少錯誤及事故的發生，保護設備及人身安全有著重要作用。

表2 調速器液壓控制參數

試驗方法及步驟：

控制柜上電前斷開PCC的電源模塊、觸摸屏、功率變送器等所有用電器的電源，用萬用表測量電源輸入端子的交流、直流兩路電壓值，電源電壓無誤后合上控制柜交流、直流兩路空開，再測量柜內元器件電源端子是否在額定電壓范圍內，測得各電源端子電壓無誤后斷開電源輸入端子的交流、直流兩路電源并合上PCC電源模塊等所有用電器的電源，再合上柜內所有空開，檢查各元器件的運行狀態是否正常[3]。

3.3 導葉、槳葉定位試驗

定位試驗窗口界面見圖1，該窗口主要是對模擬量采樣通道的碼值進行標定，保證機組在穩定的工況下運行。

圖1 定位試驗窗口

試驗方法及步驟：

（1）輸入密碼進入調速器電氣柜設置窗口，在設置窗點擊A、B套下的模式切換按鈕，使A、B套進入調試模式；

（2）點擊首頁的系統無水試驗窗口并進入定位試驗界面；

（3）液壓調節柜手自動切換把手切換到手動，手動增加導葉開度使導葉全開，當導葉采樣碼值穩定后分別記錄A、B兩套的導葉采樣最大值，輸入A、B套全開定位對話框；

（4）手動減小導葉開度使導葉全關，當導葉采樣碼值穩定后分別記錄A、B兩套的導葉采樣最小值，輸入A、B套全關定位對話框，并點擊參數寫入按鈕[4]。

大藤峽水力發電廠作為軸流轉槳式機組，其槳葉的定位和導葉定位方法相同。

3.4 開關機時間整定

機組的關機時間對轉速上升率和蝸殼最高壓力有重要影響，為滿足兩者在合理的范圍內，設置合理的開停機時間至關重要。大藤峽水力發電廠機組采用兩段關閉裝置，分段拐點為導葉開度的30%，第一段關機時間為8.4 s、第二段關機時間為12 s。作為世界上單機容量最大的軸流轉槳式機組，因轉動慣量大，為保證機組可控，機械開機時間設置為28.8 s。開關機曲線見圖2：

圖2 開關機時間曲線

試驗方法及步驟：

（1）輸入密碼進入調速器電氣柜設置窗口，在設置窗點擊A、B套下的模式切換按鈕，使A、B套進入調試模式；

（2）點擊首頁的系統無水試驗窗口并進入導葉副環界面，連接專業儀器錄波；

（3）液壓調節柜導葉手自動切換把手切換到自動；

（4）在導葉副環窗口，導葉給定對話框中輸入100%的開度，測得25%開度到75%開度的時間乘以2作為開機時間；

（5）導葉給定對話框中輸入0%的開度，測得85%開度到35%開度的時間乘以2作為第一段總關機時間，測得25%開度到5%開度的時間乘以5作為第二段總關機時間；

（6）如果開關機時間不符合要求，則需要調整主配壓閥的開關機時間螺母[4]。

3.5 導葉、槳葉副環試驗

副環試驗的目的是通過觀察導葉和槳葉的波形來確定試驗窗口中的比例增益和積分死區兩個參數，通過選擇合適的參數使導葉、槳葉動作更加穩定[3]。副環擾動試驗窗口界面見圖3：

圖3 副環擾動試驗窗口

試驗方法及步驟：

（1）輸入密碼進入調速器電氣柜設置窗口，在設置窗點擊A、B套下的模式切換按鈕，使A、B套進入調試模式；

（2）點擊首頁的系統無水試驗窗口并進入導葉副環界面；

（3）液壓調節柜導葉手自動切換把手切換到自動；

（4）輸入不同的導葉階躍（導葉給定），觀察觸摸屏界面的錄波曲線，不斷選取不同的比例增益和積分死區使曲線更加平穩，滿足相關標準的要求。

3.6 調速系統的靜特性試驗

調速系統的靜特性曲線是指機組在平衡狀態下，機組的轉速n與接力器行程y之間的關系，即y=f（n）[5]。

3.6.1 機組調速器系統靜特性試驗的意義

調速器系統靜特性試驗可以驗證機組永態轉差系數的準確性和調速器系統的轉速死區。它反映了調速器的綜合性能, 關系到機組能否安全穩定的運行。

3.6.2 調速器靜特性試驗的技術要求

水輪發電機組調速器系統的靜特性試驗根據GB/T 9652.1-2019《水輪機調速系統技術條件》有如下技術要求：

（1）對調速器靜特性曲線應近似為直線；

（2）在永態轉差系數Bp=4%時，測至主接力器的轉速死區ix不超過0.02%，在和水輪機靜止及輸入轉速信號恒定的條件下，導葉開度幅度穩定在不超過0.1%。

3.6.3 試驗方法及步驟

（1）試驗前給調速器電氣控制柜的Bp值進行修改，并檢查調速器在自動狀態；

（2）短接發電機出口斷路器開關接點，模擬機組大網發電態，一次調頻功能投入；

（3）甩開機組頻輸入接線并用絕緣膠帶包裹，把水輪機調速器試驗儀的頻率發生器接到機組頻輸入端子；

（4）把水輪機調速器試驗儀的導葉開度串接到調速器電氣控制柜的導葉開度反饋端子上；

（5）由儀器自動發頻進行試驗并錄波或在靜特性試驗界面逐步減小頻率反饋讓接力器緩慢從關方向移向開方向，在動作過程中錄取導葉開度和機組頻率曲線；動作到位后再反方向增加頻率反饋并記錄當前頻率和導葉開度。分別做伺服閥1和伺服閥2主用時的靜特性試驗。

（6）試驗后，計算轉速死區、開方向線性度誤差、關方向線性度誤差和永態轉差系數是否均符合國標中的要求。靜特性曲線見圖4：

圖4 靜特性曲線

4 結語

本組經過機組調速器系統安裝、調試、試驗三個階段的學習，對調速器系統有了進一步的認識。經過全過程的跟蹤也對日后的消缺能力有了實質上的提升，機組在調試階段試驗項目越詳細，對日后機組安全穩定運行越有保障。最后感謝在機組調試期間各位師傅和同事的無私幫助和指導。