武义县杉坑桥水电站电气部分大运维运行导则

陶燕麟

（武义县小水电发展有限责任公司，浙江 武义 321200）

0 引言

杉坑桥电站位于武义县柳城镇杉坑村，距离县城50 km。杉坑桥电站设计水头41.5 m，原电站于1989年投产，装机2×320 kW；1996年增容同型号机组1台，总装机960 kW。由于电站存在设备陈旧，效率低，绝缘老化，影响电站安全运行。加上上游水资源的不断开发，造成水资源严重浪费。公司通过上级主管部门批准，于2011年11月对整个电站的机组进行报废重建，总装机容量3×630 kW，为卧轴混流式水轮发电机组，设计年平均发电量370万 kW·h。由于引水水工建筑物未进行改造，实际最大引用流量4.1 m3/s，实际投运的装机容量1 260 kW。

杉坑桥电站采用10 kV电压等级送出线一回，与柳城110 kV变电站相连接，输电线路3.2 km。电站主接线方式采用三机三变接线方式。发电机选用3台SFW-J630-6/990型发电机，机端额定电压400 V；发电机采用可控硅静止励磁方式。水轮机选用3台HLA551C-WJ-50，设计流量 1.65～1.9 m3/s；3 台主变选用S11-M-800/10型全密封油浸式电力变压器。厂用变型号为S11-30/10； 400 V电气设备均为户内成套设备装置；10 kV系统为户外设备。

农村水电站群的集中大运维管理是一种创新模式，也是农村水电站的一种发展趋势和必然之路。武义县小水电发展有限责任公司开展大运维管理模式的建设，对运行值班人员业务技能和管理水平提出了更高的要求，为此特编制本套《运行操作导则》以替代原电站的《发电设备运行规程》，同时也是杉坑桥水电站从“无人值班，少人值守”管理模式逐步向大运维管理下“无人值班，无人值守”模式的试行版，当武义小水电发展有限责任公司的《大运维管理平台》建设完成后，真正实现“无人值班，无人值守”时，再进行修订完善。本导则主要包括了电站电气运行和机械运行的内容、主要设备的技术规范、运行方式、运行操作，特别是对设备异常及事故应对提供了指导原则，对电站安全可靠运行和值班人员规范操作具有重要作用，电站全体运行人员应掌握本导则，生产技术管理人员及设备检修、维护人员应熟悉本导则并应遵照执行。

1 计算机监控系统运行与检查

杉坑桥电站计算机远程监控系统设在武义县城公司一楼，上位机分为远程监控的操作员工作站2套（互为备用）、通信及语音工作站1套、图像工作站1套。其中操作员工作站作为电站实时数据库中心，可远程监控电站所有的主要运行设备，通过共用一套GPS对上位机系统进行时钟同步，并且经过以太网络通信对全站屏PLC及机组控制系统进行时钟同步，保证整个监控系统的时标统一。通常情况下，在主操作员站上进行操作，当主操作员站故障时，操作员备用工作站自动升为操作员主用工作站，两站采用冗余主备工作方式，任何一台发生故障时不会影响系统的正常工作；通信工作站主要负责对远程监控中心进行数据和图像通信，以及与电站辅助设备控制和3台机组调速器控制器进行串口数据通信和故障语音报警。

杉坑桥电站按“无人值班、少人值守”的运行管理模式运行，因此，在杉坑桥电站中控室不设置现场工作站，现地操作通过各系统的人机界面触摸屏现地操作。

现地监控系统包括：1面全站屏，3面机组控制屏，3面励磁调节控制屏，1面厂用电源屏，2面直流屏。

上位机监控软件为国电南自自主研发，具有独立知识产权的SD8000系统软件。系统软件基于linux操作系统，全部程序均采取面向对象的方法设计和开发，系统维护简单，扩展方便，配置灵活。

在该系统中，有进入机组监控、公用设备及辅助设备等的快捷按钮。点击运行监视按钮，进入运行监视界面。在界面中可以监视到全厂设备的开关量、电气量、温度量等状态，画面中状态按钮或文字颜色为红色（ON）时，表示在合闸（全开）位置，绿色（OFF）为分闸（全关）位，在界面实时显示3台机组的运行控制方式、电站发出有功、无功电量及实时有功、无功功率。开主阀示例：

进入全站屏触摸屏界面中的“1号主阀”软键，进入主阀控制界面，在这里可以远控电站旁通阀和主阀操作程序，将旁通阀和主阀阀控制箱上的运行方式切至“远控”方式，旁通阀和主阀的控制顺序流程，按照程序的操作流程进行操作。

进入全站屏触摸屏界面中机组交采量界面，在本界面中，可以监视机组的主要电气运行参数。在停机状态时，当机组满足开机条件，将全站屏“远程/现地”转换开关（SA1）切换至“现地”方式，将“手/自动”转换开关（SA2）切换至“自动”方式，进入机组空转界面，输入操作员密码，可以按空转令/空载令/发电令，使机组依次开到空转状态，空载状态及发电状态。在现地触摸屏上进行开/停机指令时，必须首先将调速器系统、励磁系统、机组出口断路器开关柜、机组主阀、刹车制动系统、冷却水系统等子系统都转至自动方式，就可以进行机组的开/停机指令操作。

在开机过程中，应注意监视机组的各个状态及参数，一些重要的开关量及流程过程状态，会在远程监控中心上位机的实时报警框中显示出来，远程监控中心同时以语音报出，如果流程中间因下一启动条件未满足，并超过一定时间，开机程序指令将会复归，并终止执行。现地运行人员查看开机流程中出现未满足条件进行处理。重新发送并网令，再进行开机操作。

当机组开到空载态后，可以用自动方式或手动方式进行并网发电操作；手动并网要将转换开关（SA1/SA2）切至“现地”“手动”方式，投入同期开关（SA7），然后根据全站屏上的同步表（MZ10）显示，当满足机组与系统侧电压幅值、相位、频率3个条件时，手动合闸，合闸成功后，必须手动操作增加有功、无功，避免发电机进相运行。当用同期装置进行自动并网发电操作时，合闸成功后，在负荷设定框内手动输入有功和无功定值，程序会自动进行增加有/无功操作到设定值。

在并网发电后，机组带负荷正常运行后进行机组巡视，检查各电气参数和水机参数无异常现象。

正常停机操作时，可在全站屏触摸屏上机组控制界面上按“停机”软键，降有功、无功负荷-空载-空转-制动-停机态-关冷却水等指令进行停机操作（触摸屏操作时要先进行登陆，输入登陆密码，登陆后方可进行开/停机操作，开/停机完成后，为保证安全，请退出登录），正常停机时，主阀不会关闭。

非正常停机：包括事故停机和紧急停机，事故停机条件为机组温度过高、调速器油压装置事故低油压、调速器控制箱急停按钮及保护动作；紧急停机条件为机组机械飞逸、机组电气飞逸、上位机紧急停机命令及紧急停机按钮动作。紧急停机关主阀，事故停机不关主阀，非正常停机指令发出后将进行直接甩负荷，执行非正常停机操作。机组非正常停机完毕后，需按调速器上的紧停电磁阀复归并确定，使机组开机条件满足。

SD8000软件内嵌报表生成制作功能，在报表选项标题栏中，可分别选择机组温度、总电度、机组电气量、导叶开度等分项报表，进行任选某日相关报表的生成制作，报表生成后可以进行导出EXECL格式，进行其它的一些打印操作。

本站保护装置共分为机组保护装置、变压器保护装置；发电机保护有过电压保护、低电压保护、高频/低频保护、过电流保护、失磁保护、过负荷保护和电流速断保护；变压器保护有电流速断保护、复合电压过流保护、过负荷保护和油温升高保护。

保护装置定值详见设计单位或电力公司整定值单，在每次机组大修及线路检修改造后，须进行保护定值整定并测试。

各保护装置的使用说明详见各保护装置的《技术使用说明书》。

（1）网络故障：现象主要为网路不通，监控系统无数据上传，上位机报无法连接到机组或公用控制PLC系统。主要解决方法：先检查主机上的网口及网络柜上的交换机，以及现地动力屏柜上的交换机网口，检查指示灯是否显示正常，并可用指令在上位机上进行测试。

（2）主控机、备控机及通信机上的时间不一致：检查网络柜上的GPS装置是否运行正常，并搜索到GPS卫星，再检查主控机、备控机上的COM1通信口上的数据线是否连接异常。

（3）PLC模块上BAT指示灯亮：请更换PLC电池，一般使用条件下，新电池使用期为3～5年。

（4）机组有无功调节失常：检查调速器系统，励磁系统，检查定子电流是否三相平衡或是否缺相运行。

2 励磁系统运行操作导则

本导则规定杉坑桥电站励磁系统装置的运行操作、维护及事故处理。

本导则适用杉坑桥电站发电机励磁系统的运行与维护。

杉坑桥电站全体运行人员应掌握本导则，生产技术管理人员及设备维护、检修人员应熟悉本导则。

EXC6000型励磁系统主要由励磁调节器、功率柜、灭磁及过压保护单元（灭磁开关、灭磁电阻等）、起励单元、励磁变压器等组成。励磁调节器单元包括调节通道、人机界面部分、对外接口（智能IIU）及可选配的特殊功能通信模块部分。励磁系统内部的励磁调节通道、人机界面、智能IIU、功率单元、灭磁及过压保护单元之间的数据交换通过现场CAN总线实现。

本节叙述了励磁系统的运行操作导则，并指出系统无故障运行时需要遵守的事项、需要采取的安全预防措施以及发电机的运行特性和励磁系统在自动方式和手动方式下的运行特性。

2.1 励磁系统的运行操作和功能

（1）发电机的运行方式：①空载运行：发电机升压但不并网、不带负荷；②发电机并网带负荷运行；③发电机升压带厂用电负荷运行但不并网；④发电机带厂用电负荷，基本和空载运行相同。

（2）励磁系统的操作：①励磁系统是安装在发电厂的一整套设备。正常情况下由控制室远程控制操作，安装在调节柜前面板上的就地按钮、转换开关一般在试验和紧急控制时使用。本电站对励磁系统的命令由远程控制中心监控系统发出；②远控：远程控制中心监控系统控制或中控室PLC操作控制，是电站正常运行中的主要控制方式；③近控：通过就地按钮、转换开关和人机界面操作控制，一般仅在试验和紧急控制时使用。

（3）开机前对励磁系统的检查：①确认发电机组除励磁系统外的其他单元处于正常工作状态；②确认外部的交直流控制电源已正确送入励磁系统；调节器电源和励磁装置直流电源由厂用电及直流蓄电池电源并列供电，任一路电源消失均不影响励磁装置正常工作；③确认励磁装置内部无故障或告警信息；④确认励磁装置内部与交、直流厂用电控制电源的开关处于合上位置；⑤电源开关位于调节屏后部左侧，正常情况下，两个开关均处于合闸位置。

（4）起励过程：①检查调节柜人机界面的“起励操作”画面可以选择“残压起励”功能的投入或者退出；②残压起励功能在投入情况下，当有起励命令，先投入残压起励，10 s内发电机电压达到10%机端电压时退出起励，若10 s内发电机电压达不到10%机端电压则起励不成功，则自动投入辅助起励电源起励，之后建压10%机端电压或5 s时限到，自动退出辅助起励电源回路；③一般来说，当机组空转，发电机残压能够保证励磁系统的整流器的输入电压约为5～10 V时，励磁系统可以利用残压完成起励，不需要投入辅助起励电源，若发电机残压低，不能起励，则可以退出“残压起励”功能，直接采用起励电源起励。

（5）机组起励升压操作：①通过远控进行起励升压。远控的开机令，监控系统在监测到发电机转速达到95%或者额定转速后向励磁调节器发出开机令，发电机升压至预置值；②励磁调节器收到起励指令后将按照预设的给定电压值建压，当“零起升压”投入时，建压稳定在发电机压额定值的10%；当“零起升压”退出时，建压稳定在设定值，电压预设值一般为100%。

2.2 紧急情况的应对

首先应分断灭磁开关，在装置上或控制室切断通往励磁装置的所有电源。如有火警出现，注意水基灭火器可直接对带电的着火设备进行喷射，但不能直接喷射被着火人脸部。

2.3 故障情况的应对

（1）当出现下列故障时可继续运行，但必须及时上报：PT断线故障、直流电消失。

（2）当出现下列故障时必须马上停机并及时上报：逆变失败、起励失败、过励保护、欠励保护、通道故障、调节器综合故障，包括“低励磁电流”、“励磁变副边 CT故障”、“同步故障”、“逆变失败”、“快熔熔断”五种情况。

3 直流屏

3.1 直流屏的投运

（1）检查各电池已连接完毕，连接条是否牢固，电池极性是否连接正确。

（2）检查直流屏内接线无松动，脱落现象。

（3）将交流回路的交流进线开关合上，保证交流回路的开关处于合闸位置。

（4）将整流器输出开关投上，将整流模块的直流电压输出至母线。

（5）分别合上蓄电池输出至母线的开关，将直流电压引到馈电屏。保证馈电屏的母线带电。

（6）投入监控装置以及绝缘监测装置的电源开关。

（7）合上各控制、工作回路直流电源开关。

（8）检查设备运行是否正常，并作好记录。

3.2 直流屏的停运

（1）拉开直流屏上各回路输出直流电源开关。

（2）拉开直流屏上整流充电模块交流电源开关。

（3）拉开直流屏上的交流电源总开关。

（4）拉开厂用屏上供直流屏交流电源的空气开关。

3.3 操作说明

（1）高频开关电源模块投入运行的操作

1）将高频开关电源模块MK1～MK2的输入、输出插头插好，且接触良好

2）合上系统交流输入电源开关，此时相应电源指示灯应亮，接触应工作正常。

3）合上蓄电池投入开关。

4）检查高频充电模块MK1～MK2输出电压、电流应正常。

5）如果输入交流电源电压过压、欠压；输出电压超过保护值；无论何种原因引起的过流或当高频整流模块主要器件温度过高等故障时，面板上会显示“告警”，整流器将自动停机，待故障消除后，整流器会自动起动，进入正常运行。

6）检查监控模块中充电参数设置及显示应正确。

（2）监控模块界面显示、设置、控制操作

1）操作顺序：在主界面中按各图标菜单界面→点击任一意一个图标进入相应页面。点击“返回”按钮返回主界面或上一级页面，在任一页面中，如果有当前报警，则点击“系统报警”按钮进入当前报警页面。

2）点击“参数设置”按钮，需输入正确的密码，进入系统设置画面。输入用户级密码进入用户参数设置菜单，可修改用户级参数，每修改一个参数，必须按确认键进行确认，如果不想进行修改则点击上部的“取消”按钮退出编辑框。

3）控制操作与设置操作基本相同，对重要的操作，操作者须再次确认。

4）未经许可，禁止随意改动整定参数。

（3）故障显示和查询

1）当前故障显示：故障出现时自动弹出当前故障界面，显示当前故障的序号、类型及时间；按“返回”功能键，系统自动返回到主界面；没有故障则故障不显示。

2）历史故障查询：按“系统故障”键，进入故障查询界面，按相应的数字键可进入对应状态查询，历史记录最大能保存100条。按“返回”对应的功能键则回到主界面。

3）参数设定：输入正确密码可进入“设定菜单”界面，根据界面显示可进入相应的参数设置，参数设置后必须按确认键，否则无效，为了确认参数设置成功与否可通过参数浏览菜单检查设置是否成功。

4）当系统出现接地故障时，装置会给出声、光报警信号。

4 结束语

电气部分的导则还包括发电机运行操作、变压器运行操作、高压配电设备运行操作、厂用电运行操作等部分，本文限于篇幅，不再累述。