炳灵水电站调速器导叶主配拒动信号改造

高庆磊

【摘 要】炳灵水电站是黄河龙青段梯级第十三座水电站，以发电为主，兼有一定的灌溉、供水、发展旅游及改善环境等综合利用效益。由于在甩负荷试验过程中发现，转速大于115%Ne就会误启动事故停机流程，通过反复研究、调整方案，最终解决了误停机的问题，文章主要介绍了解决上述问题的过程及效果。

【关键词】炳灵水电站；主配拒动；改造

中图分类号： TV734 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）17-0092-002

The Technological Remoulding of Bingling Hydropower Station Speed Governor Guide Vane Main Distributing Valve Malfunction Signal

GAO Qing-lei

（Gansu Electric Power Investment Bingling Hydropower Development CO，LTD.Yongjing Gansu 731600，China）

【Abstract】Bingling hydropower station is the thirteenth one of the cascade hydropower stations in the Yellow River Longqing section.It is a generation-based hydropower station，with irrigation， water supply，tourism development and environmental improvement functions.During load rejection test process，it is found that if the speed is greater than 115%Ne，accident shutdown process will be started wrongly.After repeated research and program adjustment，the paper has given the solution to this problem and the implementation effect.

【Key words】Bingling hydropower Station；Main Distributing Valve malfunction；Technological remoulding

0 概述及存在的問题

炳灵水电站位于甘肃省永靖县炳灵寺石窟上游的黄河干流上，是一座总装机容量240MW的中型水电站，是黄河龙青段梯级第十三座水电站，电站以发电为主，兼有一定的灌溉、供水、发展旅游及改善环境等综合利用效益。平均年发电量9.74亿kW·h，水轮发电机采用5台单机容量为48MW的灯泡式贯流水轮发电机组。

水轮发电机组的过速事故的危害是非常大的，过速的时候巨大的离心力可能会造成机组的振动、摆度急剧增大，甚至有可能会使得机组转动部分与固定部分碰撞，造成水轮发电机组严重损失。为了防止机组过速事故发生，炳灵水电站设置了三级过速保护：转速大于115%Ne且主配拒动，转速大于160%Ne，机械过速（图拉博过速保护装置），三级保护都会通过水机保护回路启动事故停机流程。

一级过速保护：机组转速大于115%额定转速且主配拒动。正常甩负荷的情况下，调速器会通过主配控制导叶开度使机组转速进入空转态。而只在转速大于115%Ne且主配未正常动作的情况下，才会通过水机保护回路启动事故停机流程。

炳灵水电站在每台机组检修结束做甩负荷试验过程中发现，只要转速大于115%Ne，无论导叶主配处于何种状态，都会引起水机保护回路动作启动事故停机流程，最终导致停机，无法验证调速器调节性能；后来只能在甩负荷试验之前临时将接入监控LCU柜的115%Ne信号线甩开；而在机组日常运行过程中出现甩负荷时，只要转速大于115%Ne就会导致停机。

1 首次改造、试验过程试验过程

1.1 检查分析原因

通过对甩负荷试验观察和检查发现，造成停机的原因是“主配拒动”信号误动作。

主配拒动信号通过安装在主配压阀扁担旁边的微动开关送出，如图1所示，主要根据扁担的上、下位置变化来引起微动开关接点变化，从而反映主配状态。导叶主配正常运行不调节时处于复中位置，主配拒动信号应动作，若主配往关向动作（下压），该接点打开，主配拒动信号消失。

1.2 第一次改造方法

2012年1#机组A修结束启动试验过程中，与厂家人员、专家进行了讨论，发现当时主配拒动微动开关接线选择了常开接点，因此若主配关向运动时接点就会闭合，如图2所示；而机组甩负荷时，转速瞬间上升，为了稳定机组导叶主配压阀肯定会关，这样两个接点同时闭合，就会使水机保护回路导通启动事故停机流程。

分析认为，如果将接点换为闭接点，主配向下关时使主配拒动接点打开，应该就能解决误停机的问题，因此将微动开关接线做了调整，由常开接点换成了常闭接点，如图3所示：

1.3 试验结果

但1#机组甩负荷试验时机组转速大于115%以后仍然启动了事故停机流程，而且后续其它机组试验时机组转速大于115%以后也导致了事故停机。

调整修改失败的原因分析：

如图4所示，甩负荷瞬间（图中①点），机组转速升高，为了将转速拉回额定，导叶开始关，主配往关向下压，主配拒动接点打开、信号消失，最终导叶会关至接近全关位置；但调速器为了稳定转速，待转速从上升最高点开始下降后，导叶会重新打开（图中②点），主配先复中后会往开向上抬，主配拒动接点会重新闭合，若此时机组转速仍然大于115%Ne，条件满足水机保护回路仍然会启动导致停机。endprint

因此，在机组转速超过115%这段时间内，无论微动开关接开接点还是闭接点，主配拒动信号都可能会动作，通过微动开关接点信号无法正确反映主配拒动状态。

2 第二次改造、试验过程

2.1 第二次改造

从主配拒动信号定义来说，拒动是反映主配压阀在收到开、关令需要其动作而主配压阀不动的现象，因此改造的思路主要从这个角度入手。经过与厂家设计、调试人员探讨，通过微动开关、接近开关的外部装置无法准确报出主配拒动信号，需要通过调速器PLC控制程序判断，程序判据描述如下：

条件1：导叶控制把手“机手动”位置，直接输出主配拒动信号。

条件2：导叶位移反饋断线，直接输出主配拒动信号。

条件3：导叶不跟随电气控制信号关+延时1s。即由于发卡或其他原因，导叶实际开度与导叶控制输出信号之间差值过大，就判断为导叶主配拒动。但由于导叶调整开度时，控制输出与实际开度之间本身就会有差值，延时1s是为了防止主配拒动信号误报。

如果机组转速大于115%Ne，以上三种条件满足任何1个，就会启动水机保护回路走事故停机流程。

2.2 模拟试验：

条件1和条件2试验方法简单，效果明显，不做详细描述，重点说明条件3的试验过程，分为两种情况试验（以下试验均在机组尾水闸门落下的情况下进行）：

2.2.1 导叶开度跟随控制命令变化时，不应报出主配拒动信号。

目的：机组甩负荷转速大于115%Ne时，若导叶已开始回关，不应启动事故停机流程。

试验过程：导叶控制把手放“电手动”，电气开限设置为80%，将导叶开度从50%设置为5%，导叶关闭到5%后再将开度设置为15%，模拟甩负荷过程中导叶先关、后开的过程，在各台机组试验过程中均没有主配拒动信号报出。试验结果达到了要求。

2.2.2 导叶开度不跟随控制命令变化时，延时报出主配拒动信号。

目的：机组甩负荷转速大于115%时，若导叶发卡或不受控制，应启动事故停机流程。

试验过程：导叶开到50%开度，导叶控制把手放“机手动”，拔出导叶比例阀驱动模块，导叶控制把手放“电手动”，设置开度给定值使开度增加或减少，由于比例阀不工作，导叶无法打开或关闭，可报出主配拒动信号。试验结果达到了要求。

2.3 机组甩负荷试验：

2016年1月份，炳灵水电站2号机组A级检修启动试验过程中，甩25%负荷试验时机组转速达到了115.7%，甩50%负荷试验时机组转速达到了128.5%，均未启动事故停机流程，而是正常将机组调整到了空转状态，验证了调速器的性能，改造的效果达到了要求。

3 结语

本次主配拒动信号改造从根本上解决了主配拒动信号误动、误报的问题，避免了由于信号误动而导致水机保护回路动作停机，特别是在线路停电导致全厂停电、机组全停的情况下，对全厂设备安全运行可以起到很大的保障，在贯流式、径流式水电站中有很好的推广价值：

3.1 彻底消除了机组运行过程中主配拒动信号误动、误报的问题，为运行人员判断机组状态提供正确、可靠的依据，避免了由于误判而导致对机组状态判断失误的现象。

3.2 线路停电、甩负荷后在机组转速大于115%额定转速后不会导致停机，使机组保持在空载状态运行，就能通过机组迅速恢复厂用电，避免了通过柴油发电机带厂用和黑启动的危险，也能在线路恢复送电后尽快使机组并网发电。

3.3 全厂停电、机组甩负荷后，库水位会迅速上涨，特别是对径流式水电站，如果不能保证及时提闸门泄水，很可能会导致发生漫坝、水淹厂房事故。而机组不停机、空载运行可以保持一定流量的过水，延缓库水位上涨趋势，为提闸门泄水争取宝贵的时间。而且通过快速恢复厂用电以后，就能为闸门启闭设备提供充足的电源，保证迅速开启闸门泄水，避免上游水位上涨过快，能减少水淹大坝、水淹厂房的风险，在贯流式、径流式水电站中有很好的推广应用价值。

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