關于水電站調速器的系統(tǒng)改造論文

　　摘要：本研究針對現(xiàn)有水電站調速器的特點及出現(xiàn)故障的原因展開探討，對水電站調速器系統(tǒng)進行改造。結果表明由于水電站調速器動作過程復雜，因此產(chǎn)生故障的原因多樣，調速器自身穩(wěn)定性差、死區(qū)大、靈敏度低、抗干擾能力差和電氣元件老化都會造成調速器故障。因此采用電路保護和新調速器來解決所發(fā)生的故障。

　　關鍵詞：水電站：調速器;電力系統(tǒng);系統(tǒng)改造

　　中圖分類號：TU238 文獻標志碼：A 文章編號：1674-8646(2014)02-0120-01隨著社會的進步和科技的發(fā)展，目前為止，人類的生產(chǎn)與生活已經(jīng)離不開電力資源，電力資源的社會地位已經(jīng)開始體現(xiàn)。水電站作為電力系統(tǒng)的基礎設施，其故障分析和處理直接影響著整個電力系統(tǒng)的供電質量，調速器是水電站保證各電力系統(tǒng)協(xié)調工作的電氣設備，它的故障分析、處理和系統(tǒng)改造直接關系到水電站電氣工作的正常運行。

　　1 水電站調速器

　　1.1 水電站調速器的論述

　　水輪機調速器是水電廠直接控制水輪發(fā)電機的專有設備，用于控制水輪發(fā)電機組的開機、空載、并網(wǎng)、增減負荷、停機等各個環(huán)節(jié)，在機組并網(wǎng)前能保證機組頻率在50Hz士0.2Hz內(nèi)調節(jié)，并網(wǎng)后根據(jù)負荷設定值調整機組負荷和按預先設定的參數(shù)參與系統(tǒng)的一次調頻。調速器作為水輪發(fā)電機組的核心，直接關系到水電站輸出的電能質量和供電可靠性，要時刻進行調整、試驗和檢查，才能避免故障的發(fā)生，保證日后安全地運行。

　　1.2水電站調速器的特點

　　1.2.1操作力大

　　水輪發(fā)電機組屬于重型機械設備，因此具有外形大、質量重的特點。當水輪機工作時，由于通過的水流量比較大，因此在控制進水門時就需要很大的操作力。

　　1.2.2影響因素多，動作過程復雜

　　調速器主要的作用是進行由水流、水輪發(fā)電機和電能用戶組成的能量轉換體系。引水管中的水體慣性較大，調速器控制過程中形成的水錘產(chǎn)生反調效應，使水輪機調速器系統(tǒng)穩(wěn)定困難，控制復雜化，調節(jié)過程中各部分工作情況的變化，都會影響調節(jié)過程。由于影響調速器因素過多，所以造成運行過程復雜。

　　1.2.3 調速器具有多種功能

　　第一，動作及時。在負載發(fā)生變化后，調速器反應快，動作及時，使機組在短時間內(nèi)重新獲得穩(wěn)定。第二，動作準確。調速器對導葉開度的控制要與負載的變化一致。第三，過程平穩(wěn)。調節(jié)過程中機組轉速會發(fā)生波動，波動的次數(shù)少、幅度小，使過程平穩(wěn)。

　　1.3水電站調速器出現(xiàn)的問題

　　1.3.1調速器穩(wěn)定性差，靈敏度低，抗干擾能力差

　　主要體現(xiàn)在檢修、調試過程中使用對講機時，容易出現(xiàn)雜音。系統(tǒng)油壓操作力差，經(jīng)常有漏油和主配發(fā)卡的現(xiàn)象。由于雜質進入調速器導致主配引導閥動作遲鈍，使調速器頻率調節(jié)不穩(wěn)。電液轉換器由永久磁鋼、線圈、十字彈簧、控制套、閥塞、旋轉電機等組成，同時又設有節(jié)流孔，節(jié)流孔常因被油污堵塞而引起抽動，導致機組有功加不上去。

　　1.3.2電氣元件易老化，故障率高

　　電機經(jīng)常因旋轉而被燒壞，導葉由于回路故障而無法自動打開或關閉。由于導葉接力器反饋信號不穩(wěn)定，還會使出現(xiàn)位移反饋用的鋼圈尺發(fā)卡、甚至出現(xiàn)折斷現(xiàn)象。調速器觸摸屏經(jīng)常發(fā)生屏幕顯示亂碼，不能正常顯示數(shù)據(jù)的情況。調速器電柜電源發(fā)生直流系統(tǒng)接地時，無法正確判斷接地點，電源開關跳閘將會導致機組事故，當電源消失時，停機電磁閥將無法正常工作，導致機組不能正常停機，使事故擴大。

　　1.3.3系統(tǒng)結構復雜，維護量大，可靠性差

　　主配壓閥控制油路是明管連接，油路走向復雜，帶有節(jié)流孔，在運行過程中易發(fā)生卡阻故障而引發(fā)機組事故。機械柜內(nèi)明管多，泄漏嚴重，保壓能力低。

　　2 水電站調速器系統(tǒng)改造

　　2.1水電站調速器系統(tǒng)改造進程

　　調速器系統(tǒng)結構的不斷變革，從早期的緩沖式系統(tǒng)結構發(fā)展到中間接力器式系統(tǒng)結構，再到電子調節(jié)式系統(tǒng)結構。電子調節(jié)式轉速死區(qū)較小，其動態(tài)、靜態(tài)性能較好，調節(jié)規(guī)律準確簡單，維護檢修方便，便于實現(xiàn)標準化。微機技術的應用，便于進行信息交互，實現(xiàn)調節(jié)規(guī)律和運行狀態(tài)的查詢，提高了水電廠的自動化水平。

　　2.2水電站調速器系統(tǒng)改造

　　現(xiàn)行的舊式小型水電站水輪機調速器多為機械液壓型，為了保證運行調速器獲得不間斷壓力油源，其壓力設備的油泵須頻繁啟動。但其自動控制系統(tǒng)大多較簡單，技術落后，保護也不全面、不可靠，給運行人員帶來許多不便，也給機組運行帶來很多不安全因素，因此對水電站調速器系統(tǒng)進行改造勢在必行。為了解決水電站調速器容易出現(xiàn)的故障，應對電路進行低壓啟動保護、熱繼電器保護、油壓過高保護和其他保護等，保證調速器系統(tǒng)的正常運行，防止造成事故，給生產(chǎn)和生活造成損失。當正常輸入回路有故障，到了啟動壓值而沒有啟動時，油壓下降到故障低壓值，故障低壓回路就會啟動并發(fā)出信號。當油泵電動機回路電流過大時，熱繼電器將接通油泵，繼電器切斷油泵主回路雙向晶閘管，發(fā)出信號，并啟動備用泵。當油壓上升到最高值而油泵仍在工作，油壓設備的安全閥動作，并啟動保護，切斷工作泵電源。

　　2.3改造的效果

　　無論是對電路進行保護還是采用新式調速器，都能夠達到穩(wěn)定性好、可靠性高，使水電站工作效率有明顯的提高，減少故障的發(fā)生率，使工作質量得到保證。由于省去了工作人員頻繁地巡視檢查，從而實現(xiàn)“無人值班，少人值守”，達到改造的目的。

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