提高混流式水轮发电机组开机成功率的探索与实践_刘懋霖.pdf
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1、/2023.05提高混流式水轮发电机组开机成功率的探索与实践刘懋霖周围(乌江渡发电厂)摘要:水电厂混流式水轮发电机组开机步骤较少但判断条件较多,多年来因不同原因导致开机不成功,大大降低了水电厂开机成功率,严重影响了电网的调峰调频需求。本文通过配置双重化自动化元件、优化开机程序,达到了机组开机成功率 100%的指标,该实践为提高混流式水轮发电机组开机成功率提供了较好的借鉴。关键词:混流式;水轮发电机;开机;成功率0引言水电机组是指由水轮机、水轮发电机及其附属设备(调速、励磁装置)组成的水力发电设备,其结构简单,操作灵活可靠,增减负荷十分方便,可根据用户的需要,迅速启动或停机,最适于承担电力系统的
2、调峰、调频任务并具有事故备用、负荷调整等功能,可增加电力系统的可靠性,动态效益突出。水电站是电力系统动态负荷的主要承担者,随着能源消费转型,我国未来电力系统将形成大规模高比例新能源发展格局,水电不仅能生产大量绿色低碳电能,而且发挥着越来越重要的灵活调节和储能作用,能有效抵消风电、太阳能发电间歇性、波动性的不良影响1。因此,水电作为具有灵活调节功能的可靠电源,开机成功率显得尤为重要。1开机流程正常情况下水轮发电机组状态可分为备用态、空转态、空载态和发电态。备用态即机组处于停机状态,可随时开机发电,其判断条件为机组无事故、机组无故障、发电机出口断路器分闸、进水口闸门全开、接力器锁锭拔出、检修围带无
3、压、制动风闸落下、紧急停机电磁阀未投入、机组转速小于 5%Ne、机端电压小于 10%Un;空转态即机组为额定转速,未升压,其判断条件为机组转速大于 95%Ne、机端电压小于 10%Un、发电机出口断路器分闸;空载态即机组为额定转速,额定电压,其判断条件为机组转速大于 95%Ne、机端电压大于 90%Un、发电机出口断路器分闸;发电态即机组已并网发电,其判断条件为机组转速大于 95%Ne、机端电压大于 90%Un、发电机出口断路器合闸。水轮发电机开机是备用态至发电态的一个过程,主要包括三个阶段:开机至空转、空转到空载、空载至发 电2。开 机 至 空 转 时,机 组 现 地 控 制 单 元(LCU
4、)接收上位机的开机命令,首先判断备用态条件是否满足,然后发出控制信号打开技术供水阀、启动推力外循环,当油、水信号正常后控制调速器开机,此时导叶打开机组转速上升至额定转速,机组达到空转态,接着使励磁系统灭磁开关处于合闸状态,发出控制信号至励磁调节器使机组开机,此时机端电压升至额定电压,机组达到空载态,最后,控制主变中性点接地刀闸合闸,合闸成功后启动同期装置使发电机出口断路器合闸,开机流程如图所示。水轮发电机较汽轮发电机开机简单,但从上述开机流程中可以看出,其中也涉及较多自动化元件、自动装置和自动控制系统,自动化元件如压力开关、行程开关、电压变送器等,自动装置如转速装置、同期装置等,自动控制系统如
5、技术供水控制系统、推力外循环控制系统、调速系统、励磁系统。因此,为提高开机成功率,应从上述相关自动化设备着手。432电气技术与经济/技术与交流2023.05/532电气技术与经济/技术与交流/2023.05(续)图开机流程图632电气技术与经济/技术与交流2023.05/2开机不成功主要原因统计了电厂近 5 年开机不成功事件,不成功主要原因有以下几点:(1)风闸行程开关动作不到位,导致风闸落下条件不满足,机组备用态复归,监控系统上位机无法下发开机命令;(2)冷却水示流信号不稳定,导致系统判断机组冷却水异常,不能继续执行开机流程,流程退出;(3)推力外循环油流信号不稳定,导致判断机组推力外循环系
6、统未正常启动,不能继续执行开机流程,流程退出;(4)励磁系统未接收到起励信号,程序设定时间内判断电压未达到额定电压,不能继续执行开机流程,流程退出;(5)主变中性点接地刀闸合闸位置信号动作不到位,导致机组判断主变中性点接地刀闸未正确合闸,不能继续执行开机流程,流程退出;(6)同期装置故障,导致机组无法同期并网,并网失败,流程退出。3提高开机成功率具体举措针对电厂开机不成功主要原因,电厂采取了一系列具体举措以提高开机成功率。3.1风闸行程开关双重化电厂制动风闸共有 16 个,风闸落下的判断条件为所有风闸均落下,即采用所有风闸行程开关的常开接点串联的方式,任一风闸行程开关动作不到位、接点未导通均判
7、断风闸未落下。因此针对风闸行程开关动作不到位的问题,对风闸行程开关进行双重化配置,在每个风闸另一侧加装相同行程开关,将其常开接点串联,最终将两组风闸行程开关信号并联送入监控系统。3.2冷却水判断条件优化机组总技术供水取自压力钢管,当阀门打开后冷却水分别供给上导冷却系统、推力外循环冷却系统、水导冷却系统和空气冷却系统,电厂在各冷却系统进水管上分别加装了一个水流示流计,机组开机时当任一水流示流计无指示时判断冷却水异常,随即退出开机流程。因此,在开机程序中对水流示流信号采取两两组合的方式,只要任意两个示流信号指示正常即判断冷却水正常,继续执行开机流程。3.3推力外循环油流信号双重化电厂推力瓦冷却采用
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