巨型水轮发电机组安全稳定运行管理要点简析

王琦 牟小雨

摘要：总结了巨型水轮发电机组安全稳定运行的管理要点，简要阐述了水力发电厂重大风险管控要求，希望能够对同行业的水电站水轮发电机組的安全稳定运行起到借鉴作用。

关键词：水轮发电机组;运行管理;风险管控

0 引言

中共中央、国务院在北京人民大会堂举行的2019年度国家科学技术奖励大会上，中国长江三峡集团作为第一完成单位的“长江三峡枢纽工程”项目荣获了2019年度国家科学技术进步特等奖。截至2019年12月31日24：00，向家坝水电站继首批机组投产发电完成“首稳百日”第一目标后，向家坝电站3年累计1 252天实现“零非停”目标，创下三峡集团旗下水电站“零非停”最长天数记录。

笔者在中国长江三峡集团中，一直工作于世界一流水电站的最前沿，先后工作于我国自行设计、建造的长江第一枢纽工程葛洲坝电厂，全球总装机容量最大的三峡电厂，具有全球单机容量最大的水轮发电机组（8×800 MW）的向家坝电厂建设部，目前又参与了世界一流水电站乌东德水电站（12×850 MW）的建设。

笔者从事世界一流水电站的运行管理工作多年，对于巨型水轮发电机组的安全稳定运行管理有一些心得体会。

1 巨型水轮发电机组安全稳定运行的要点

我国能成为世界水电第一大国，与领先的水电装备技术与卓越的水电运行管理密切相关，发电机组“非停”，也称为非计划性停机，是对每个电站安全生产、技术水平的重要考验，而“零非停”则是水电机组世界最高水平的运行指标。水电站只有达到“零非停”目标，才能称之为合格的世界一流水电站。例如，向家坝水电站3年实现“零非停”就意味着向家坝全站8台800 MW水轮发电机组，共计23 000多个零部件要实现1 000多天安全稳定运行，倘若其中一个部件运行出错，那么“零非停”目标就将前功尽弃。这一远大目标的实现，得益于全站人员坚持不懈的对最高目标的执着追求，不断探索大型机组安全稳定运行的规律，不断总结机组稳定运行趋势。

1.1    电力系统自动化及继电保护是水轮发电机组的第一“免疫力”，是保障水轮发电机组安全稳定运行的首要条件

电力系统飞速发展，自动化技术已经逐步应用于电力生产和电力供应系统中，电力系统朝着智能化、安全化、稳定化、远程化、简单化方向发展，逐步进入综合自动化发展阶段。

电力系统自动化的广义理解就是对水轮发电机组的电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理;狭义理解就是实现调度监控中心和水电站现场设备之间的实时信息传输，并通过遥测、遥信、遥感、遥控对水轮发电机组进行全方位、大数据的实时监测，其自动传输系统由远动装置和远动通道组成。其中，远动通道有微波、载波、高频、声频和光导通信等多种形式。同时，通过水电站计算机一体化控制系统（全计算机监控系统），对全厂设备进行监视和控制。水电站自动化设备主要包含：自动重合闸装置、备用电源自动投入装置、自动励磁调节装置、自动准同期装置、自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、电力系统稳定器（PSS）、一次调频和现地控制单元（LCU装置）等。继电保护装置根据自动化装置采集的综合数据，对设备的正确性、灵敏性、速动性、选择性进行判断，迅速地将故障点从正常运行的设备中隔离出来，并保障非故障设备的正常运行。自动化装置与可靠的继电保护装置的完美配合与协作，是保证巨型水轮发电机组安全稳定运行的先决条件。

1.2    水轮机运行值班员是水轮发电机组安全稳定运行的关键把控点

水轮发电机组的安全稳定运行对水电站运行人员提出了更高的工作要求，运行人员的日常工作是设备巡检、安全操作、办票、监控、记录、事故处理、设备风险管控等，要始终牢记“安全生产、质量先行”的工作理念。

保障水轮发电机组的安全稳定运行，运行人员就要将机组运行的日常工作做到精益求精。特别是巨型水轮发电机组，若有任何安全隐患，都将会产生重大损失，所以运行值班员要在日常巡检或者监屏工作上能够及时发现影响设备正常运行的隐患，对于监控系统上报出的信号，经过“严谨思考、严格检查、严肃论证”，迅速、精准地定位故障信息与故障点，熟练掌握监控信息的含义和传递途径，能在发生故障的第一时间准确判断故障类型和故障地点。运行人员在办理工作票和执行运行操作票时，要严格把控工作票上的安全措施是否得当，严格执行操作票制度，密切注意操作票上的风险点和危险源，始终做到安全生产零事故、零误操作、无漏信号、两票100%合格等。

1.3    科技创新是水轮发电机组安全稳定运行的源动力

水轮发电机组的运维工作本质上是要最大化保障机组的安全稳定运行，要通过不断的科技创新，以实现机组运行的安全稳定性。

例如：巨型水轮发电机组在开停机过程中，当有功出力达到一定值时，会经过机组运行震动区间，使机组运行工况恶化，利用科技创新技术减少机组在振动区的运行时间，加速通过振动区，大幅改善机组运行工况，提升机组运行稳定性。水力发电厂机组并网后，当电网发生故障受到冲击时，发电厂发电机组就会受到频繁的系统冲击扰动，电厂的一次调频系统就会频繁调节机组有功出力，调速器频繁抽动，影响机组的稳定运行，通过自主创新，优化电厂安全稳定装置的逻辑策略，通过调整机组负荷、电压、频率，切机策略，失步解列等三重防范技术，大大提高了巨型水轮发电机组的抗干扰能力，减少了系统冲击对机组的影响，避免造成“非计划”性停机，有效提高了机组运行的稳定性。

1.4    健全的安全管理体系不仅是企业发展的保障，还是水轮发电机组安全稳定运行的前提

水电站应具备健全的安全生产风险管控管理办法、事故隐患排查治理管理办法、应急管理办法和防汛工作管理办法及组织体系，通过安全生产风险管控和隐患排查治理工作，及时发现和消除生产经营过程中的安全风险，减少事故的发生，树立“隐患就是事故”的安全生产新理念。

2 水力发电厂重大风险管控要求

一般大型水力发电厂的重大安全风险管控包含：防范重大人身伤亡事故、防止水淹厂房、防止大面积停电、防止重大设备设施发生事故或损坏，这四大风险管控是水电站中不可触碰的安全底线。特别是在巨型水轮发电机组的安全稳定运行工作上，事故预防工作要做到科学化、信息化和标准化，对安全生产风险进行分级、分层、分类、分专业管理，逐步明确、落实公司、单位、部门、分部和岗位的各级管控责任，在公司内部全面推行安全风险分级管控工作。

3 结语

综上所述，巨型水轮发电机组的安全稳定运行不仅依靠的是自动化装置的完善，更重要的是依靠工作人员丰富的运行管理经验、先进的技术手段和完善的管理机制，并在实践中不断探索。同时，要不断和同行进行相互交流学习、借鉴，取长补短，例如向家坝电站的运行管理借鉴了三峡电厂的一些运行管理模式，如今即将迎来首批机组接机发电的乌东德电厂同样借鉴了向家坝的成熟运行经验。在本文中，笔者将世界一流水电站领先的运行管理经验总结分享出来，希望能够对同行业的水电站水轮发电机组的安全稳定运行起到借鉴作用。

[参考文献]

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[2] 陈中志，潘罗平，曹登峰.向家坝电站推力轴承油膜厚度的实时监测研究与实践[J].大电机技术，2020（2）：39-43.

[3] 赵亮，杨赛.乌东德水电站计算机监控系统网络结构设计分析[J].水电与新能源，2019（10）：59-62.

收稿日期：2020-08-04

作者简介：王琦（1991—），男，湖北广水人，助理工程师，从事设备运维管理工作。