长潭水库水电厂厂外小水电机组无人值班改造

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发布时间：2021-08-20

资料介绍

机组出线电压为40O V，原先与主厂房机组厂

变40O V母线相连接人系统。为了适应机组全年长

时间发电的需要，新机组改变了原来的接入方式，

采用与水电厂生活变4OO V相连接入系统的方式。

电站主要电气设备选用发电机现地控制屏1套(一

面微机型三合一控制柜)，以实现对机组的自动监

测、控制、调节和保护。主开关型号MEi630，计

算机监控系统采用D 一2000，发电机励磁采用

l000A型可控硅静止励磁系统，控制屏直流

电源取自水电厂主厂房直流屏。小水电机组距离主

厂房约为150 m，运行时采用无人值班，厂房内不

设上位机，通过R485通信口经计算机电缆与主厂

房计算机监控网进行数据传输和交换。

4 黑启动和无人值班运行

4．1 为主厂房内机组提供黑启动电源

机组黑起动是指在电网事故、自然灾害或其他

原因等情况下，造成电厂全部外来厂用电源消失，

且短时间内无法恢复；电厂为了保护自身的安全和

恢复生产，实行自救，利用仅有的直流系统蓄电池

储存的电能量、液压系统储存的液压能量及电气系

统储存来启动机组。由于主厂房机组是轴流转桨

式，双调调速器采用环喷式电液转换器，机组为受

油器结构，漏油速度很快，油压装置几分钟内就降

到低油压了，主机组根本无法在无外电源的情况下

实现开机。在此次设计中充分考虑小水电机组在电

厂直流系统支持下实现开机，可为主厂房机组黑启

动的时候提供50 100 kW的交流电源支持。

小水电机组主阀采用手电两用控制方式，在全

厂交流电电源消失的情况下可以手动开启主阀为机

组提供动力。HPU一300高油压水轮机操作器虽然

采用交流电动机带动高压齿轮泵提供压力油源，但

是储能器采用囊式蓄能器储能，其本身就有8—

8．5 MPa的压力，因此在原有的基础上提供手压油

泵可为蓄能器进一步加压，使得水轮机操作器压力

很快恢复到正常水平，为开启导叶提供动力，并能

实现机组制动。HPU一300高压水轮机操作器没有

调速装置，因此机组并网运行时负荷调节靠机组

PLC控制操作器来控制导叶的开与关。机组孤网运

行情况下，PLC的调节速度太慢，难以保证机组转

速的稳定，为了实现开机并且自动调节转速到额定

值，在HPU一300高油压水轮机操作器上安装了

rI<一w一3微电脑控制器。SrI<控制器由机组PLC

控制，在孤网的情况下接通电源工作(其他情况下

断电不工作)。控制器在小水电机组孤网运行

情况下，单机运行可实现HPU一300操作器自动调

速，能快速稳定机组转速在额定值附近。在多次黑

启动试验中，小水电机组提供的交流电源为主厂房

内3台机组的成功启动提供了可靠的动力。

4．2 无人值班运行问题的解决

HPu一30o高油压水轮机操作器虽然有一定的

优点，但毕竟不是专业的调速器，没有自身测速装

置，依靠的是机组LCU测速模块调节操作器开关

电磁阀。由于机组转速反馈不及时，开关电磁阀没

有大机组调速器中的灵敏，在微机自动准同期并网

中，一旦调节机组转速没有及时到位，会造成并网

超时失败。针对上述情况在PLC程序中加上了1段

程序，该程序在机组出口开关没有合上的情况下，

如转速没有达~i]49 Hz，程序开停调节电磁阀的频

率加大；当转速达~1J49 HZ以上时，程序开停调节

的频率减少。经过程序改动后，有效地减少了开机

并网失败的次数。

HPU一30o高油压水轮机操作器没有机械开度

限制机构，机组LCU恒功率运行时，由于水库水

位的降低，机组所带负荷不能达到恒功率的某个

值，加上没有机械开度限制功能，会造成机组导叶

开度达到全开，机组运行工况较差的情况。为解决

上述问题，在PLC程序中加上了导叶开度反馈值

的电气开度限制来保证机组正常运行，有效地解决

了微型机组没有机械开度限制机构的问题。

在不增加硬件设备的情况下，通过修改及增加

PLC程序功能，有效地解决了实际使用过程中遇到

的一些问题，节省了资金，使机组运行的可靠性和

安全性得到了提高。

5 结语

本电站小水电机组通过此次报废更新改造，改

善了运行环境，提升了水轮机组整体技术装备水

平，安全性、可靠性和自动化程度得到了提高，减

少了维修工作量，达到了无人值班的运行要求。

■

责任编辑吴昊

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