水电厂机组过速保护改造技术

　　摘要：在整个水电厂的保护工作中机组过速保护属于主要部分，可以干扰整个水电厂运行状况，还能降低机组出现各种问题的可能性，帮助水电厂减少机组故障产生成本。为做好水电厂机组过速保护改造，文章提出水电厂机组过速保护的注意事项，以某水电厂为例探究机组过速保护的改造过程，指明水电厂机组过速保护的改造要点。

　　随着现代科学信息技术的不断发展，水电站自动控制管理系统设备自动化应用程度不断提高，国内早期已经建成的大型水力发电厂，也不断对大型水力机组展开设备更新与改造。在对水电厂机组进行过速控制时，保护装置属于核心部分，能够预防飞逸状况出现。因此，在对水电厂机组进行过速保护时，必须将过速保护改造作为首要任务。

　　1.水电厂机组过速保护的注意事项

　　1.1飞逸状况

　　面对这种现实状况，在对发电机组设备进行日常检查善后修护时，应针对柴油发电机的过速性和保护性能展开一次模拟过速试验，以有效保证过速性能保护机组的正常工作运行。当正常运行中一级机组启动出现超负荷时，值班员工应加强调度监视一级机组转速持续上升时的情况，如果转速到达二级机组过速而过速临时保护装置没有停止动作时，应立即停止启动紧急停机事故减速停机功能，这样便可完成本次事故紧急停机。

　　1.2油压状况

　　面对这种情况，在检修机组过程中有必要检查核实压力传感器等设备是否正常、以及调速器油压和油位，有效保证各种信息的正常输出。在柴油机组正常运行中，如若同时出现因机组油压太低而导致火警报响的异常情况，需要对其及时检测和管理，及早通知相关专业技术人员进行处理，使其恢复正常。

　　2.水电厂机组过速保护的改造技术

　　2.1工程概况

　　某水电厂2期改造前的液位过速事故保护启动系统，主要由转速事故信号配电变压阀、一级过速启动电磁阀、二级液位过速启动电磁阀、油阀、特殊机械油阀、液位启动电磁阀、转速事故信号启动继电器、机械过速事故信号启动装置以及快速事故启动油源等部分组成，没有必要设置事故主阀或快速启动闸门。这样机组在运行过程出现突发状况时，无法在第一时间实现过速保护，不利于整个水电厂的运行状况，经过慎重考虑后对其展开重新改造。

　　2.2形成原因

　　改造前的过速元件保护在整体设计和测试元件保护可靠性仍存在很多问题，主要表现有以下几个方面。①原来的过速控制系统，由于起步的和启动的回路形式单一，若是主变电站直流高压供电发生故障，或二次直流供电启动回路发生故障，两个密切相关的机组电磁直流配电保压阀，将直接导致机组无法正常运行，在事故发生后电磁配压封闭阀将无法及时防止电磁保护阀动作，机组的最高转速将无法继续快速上升，直到此时发生飞逸超速事故，直接影响整个过速系统，甚至直接威胁整个设备的安全。②高频和低转速驱动控制器的信号能量来源单一且不稳定。转速传动控制器的信号，主要来自传动机组顶部的永磁传动电机，永磁传动电机主要是由传动部位和轮叶上的复传动轴承相互连接，驱动部位很容易导致机组发生减速停止或启动断裂，使整个转速器的继电器完全丧失调速信号源，使整个过速器的保护控制系统完全陷入瘫痪的紧急状态，如果此时机组调速保护系统已经发生了严重故障或机组出现超负荷的紧急工况，机组将再次面临减速或飞逸状况。③由于整个机组的流体蠕动情况，可能会对玻璃镜板和机组推力瓦斯等产生各种机械性的严重损伤，甚至还可能同时直接破坏机组风闸，所以对于整个机组的流体蠕动情况进行及时监测处理非常必要。虽然目前该水电站已基本具备发电机端测速PT和永磁式测速电机两种用于检测电机测速点技术，但这两种用于检测电机测速点的技术手段对于发电机组的内部蠕动不敏感，对发电机组内部蠕动进行检测时测速效果不理想。

　　2.3改造方案

　　可以通过综合运用减少机组电气过速修复保护装置整定值，实现新型机组的电气过速保护修复，但是还需要通过微调原先的电气过速保护限制器装置为技术前提，用新的新型机组过速修复保护装置开关，替换原来的新型机组离心过速保护装置开关，这样才能达到双重过速保护且使机组不会发生电气过速保护事故的良好效果。根据原始发电机系统离心运动过速的缺点，分析离心飞摆式开关是否可以防止微型发电机轴产生最大速度，它本身是一个伞式微型发电机的离心飞摆式调速器。通过速度检测可以确定，离心摆平面开关是一种可使两套自动平衡的离心摆之间达到一个平衡状态，微动弹簧驱动飞摆，旋转速度已经达到并超过速度设置初值。离心飞摆开关的主要动作，是由弹簧牵动一个伞型微动离心开关进行动作。此微动离心开关主要包括两对常规常开自动接点，其中一对自动接点控制信号被自动接收，并传送到电厂动态监视系统的机组自动过载和速度控制信号的两个输入控制端子上，另外一对自动接点控制信号和自动调速器的自动紧急停车控制信号的两个输入电子端互相进行连接。

　　因为两者的启动整定功率值相同，所以在这种过速启动保护系统的正常运行条件下，电气离心转速启动保护中的信号通路装置连接设备和电动机组的离心转速启动器，形成了两个彼此相互驱动并联的过速启动保护信号通路。在发生电动机组设备故障而出现停机超载时，不论采用传统的电气机组转速驱动控制器的信号传送装置，还是电动机组的离心机和启动控制开关等，或多路通过信号装置进行控制动作，信号都会被直接传递到停机监控控制系统，监测监控系统则将当时发生的机组故障以及停机控制信号，直接通过发生事故时的两路电磁式启动配电变压阀，即可有效防止发生新的机组故障事故而出现超载。

　　3.水电厂机组过速保护的改造要点

　　在通过以上方案进行水电厂机组过速保护改造时，需要注意以下相关事项。①电气机组的一级过速控制保护器，及一级控制减速信号与所有运行设备的事故紧急停机均采用交流电信号，而非电气机组过速控制保护器。对于不能在电厂机组发生故障时，达到一级保护减速功效的保护器进行取替。②由于高速连接状态下，在传动大轴上的启动补气阀及传动机组离心机的启动控制开关均使用飞轮摇摆传动轴承，需要同时运用过速弹簧与其进行高速连接。鉴于其间的同心度偏差，会导致机组在高速运转过程中，弹簧部位被外力打破或严重折断，使过速弹簧保护装置功能失效。这表明，该装置的工作可靠性和转动一致性都很差，导致这种弹簧装置在经历一段短暂工作后，发生了许多偏离初始的实际设定转速动作和过高转速，发生了设计错误，因此，在改造过程中必须将此作为重点。③此类振动装置的主要振动构成部分，导致它必须分别安装固定在机组最大和最小轴的补气供水阀和补气阀顶部，但这可能就是位于供水补气机组最小或最大轴的过速振动中心摆动较大的部分。另外，补气给水阀和其最大轴及过速振动保护器的振动同心度，在改造过程中也属于主要部位之一，容易导致水电厂机组运转运行情况变差，增加操作人员错误操作的几率。

　　4.结语

　　综上所述，由于该水电厂机组完全采用纯机械液压超速保护，消除了执行器的过程执行时间和动作时间，提高了超速保护的精度，不受自动元件和工作电源等因素影响，从而提高超速保护的可靠性，保障机组不受损坏。

　　（作者单位：构皮滩发电厂）