抽水蓄能机组甩负荷试验研究

抽水蓄能机组甩负荷试验研究

关浩

松花江水力发电有限公司吉林白山发电厂     吉林省吉林市    132000

摘要：本文以白莲河抽水蓄能电站为例，从技术标准、试验测点布置、试验条件、试验工况选择及试验程序控制等方面论述了进行抽水蓄能机组双机甩负荷试验的方法、安全控制及有关试验技术问题，对其他电厂进行类似试验具有一定参考价值。

关键词：抽水蓄能机组；甩负荷试验；转速上升

1概述

白莲河抽水蓄能电站安装有４台单机３００ＭＷ混流可逆式水泵／水轮机－发电／电动机组，发电机电压１５．７５ｋＶ；４台机组水泵方式启动共用１套ＳＦＣ装置；发电／电动机与主变之间采用ＩＰＢ连接，中间设换相开关与发电机断路器；发电电动机和主变压器采用单元接线；每２台主变高压侧接入１套地下５００ｋＶＧＩＳ联合单元，经５００ｋＶ干式高压电缆接入地面５００ｋＶＧＩＳ。地面ＧＩＳ共Ⅱ回进线、Ⅰ回出线，采用内桥接线，出线Ⅰ回，接入大吉５００ｋＶ电网。白莲河抽水蓄能电站输水系统由引水系统和尾水系统组成，采用的布置方式：引水系统采用一洞两机的布置方式，尾水系统采用两机一洞方式布置。进行双机甩负荷试验的目的主要是检测双机甩负荷时压力钢管和每台机组蜗壳最大压力上升值、每台机组尾水管真空、每台机组最高转速上升值及接力器关闭规律，评价机组能否满足调保计算及设备生产厂家关于压力上升率、转速上升率的设计要求，保证机组的运行安全。

２条件确认与甩负荷检查

２．１试验条件的确认。（１）１号、２号机组完成所有单机发电及抽水方向试验，具备带３００ＭＷ负荷运行条件；（２）已完成上库１号事故闸门中控室起闭闸门操作试验，１号事故门锁定已退出，控制权限置为“远方”，具备远方落门条件；（３）已完成１号、２号尾水事故闸门远方起闭闸门操作试验，１号、２号尾水事故闸门控制权限置为“远方”，具备远方落门条件；（４）确认上库１号检修与事故闸门、下库１号检修闸门和１号、２号尾水事故闸门均全开，检修闸门均投入锁定；（５）确认１号、２号发电机风洞、水车室均无人工作，风洞门已上锁；（６）确认１号、２号发电机保护、变压器保护工作正常均已正常投入；（７）确认１号、２号机组开关分闸信号可确保１号、２号机组立即进入电气停机；（８）已与调度部门进行联系，确认５００ｋＶ系统具备甩６００ＭＷ负荷条件。

２．２甩负荷后和甩负荷时的检查项目与观测内容。为了确保甩负荷试验监测数据准确，发电电动机电气量以及水泵水轮机部分的机械量均通过专用测试仪器测量，压力测量通过采用新安装传感器进行测量。重要监测项目包括以下内容。监控系统记录甩前、甩中、甩后的机组转速、导叶开度、蜗壳实际压力、机组的摆度、振动值、瓦温变化情况等数据，并录制相关的过程曲线；调速系统记录甩前、甩中、甩后的机组转速、导叶开度、导叶关闭时间接力器往返次数、调速器调节时间，录制相关的过程曲线；励磁系统记录甩前、甩中、甩后的发电机定子及转子电压、电流，并录制相关的过程曲线；保护系统检查保护闭锁状况及动作情况是否正常；水轮机层记录甩前、甩中、甩后的转轮与顶盖、转轮进口、蜗壳进出口、尾水管压力变化值；５００ｋＶ地面开关站记录５００ｋＶ系统电压变化情况；５００ｋＶ电缆记录５００ｋＶ电缆终端油压及接地回流线电流；调压井水位记录调压井在各种甩负荷试验过程中最大、最小浪涌值通过采用临时加装压力传感器来实现。

3程序控制、风险分析及安全控制

３．１试验程序控制.１号、２号发电机发电工况开机并网，均带相应的有功、无功；机组稳定运行１５ｍｉｎ记录甩前初始值，启动１号、２号机组外接录波仪器；在各部位人员到位并征得调度同意后，模拟机组分闸信号，确认１号、２号均进入电气紧急停机状态；收集整理各部位记录数据；停１号、２号机，在做好相关安全措施后进行检查；在各方签字确认后进行下步试验程序。

３．２试验风险分析及安全控制由于引水系统采用一洞两机、尾水系统采用两机一洞的布置方式，２台机同时甩负荷时输水系统压力钢管所承受的压力变化及双机甩负荷时的自身振动、过速以及相互之间的影响，对照单机甩负荷均有所不同，很有可能出现水工建筑物受损、机组设备部件因振动较大出现松动、脱落等事故，故而对试验范围内所有设备安装质量及水工建筑设计施工质量是一次极大的考验，试验应予以高度重视，密切关注机组振动、摆度、压力钢管压力、机组转速、转动部分上抬量、发电机坑内声响情况等。主要风险有：（１）双机在甩负荷时，会导致压力钢管、蜗壳压力急剧上升，可能会导致流道、调压井以及相关机组段管路出现受损故障。（２）双机在甩负荷时，机组各部振动、摆度会突然急剧加大，可能会导致部分机组转动部分、管路及阀门开裂。（３）５００ｋＶ出线设备、ＧＩＳ、５００ｋＶ电缆首次带大负荷运行，可能会出现保护误动以及部分设备过热现象，可能会导致５００ｋＶ及１０ｋＶ二段停电。针对上述几种存在的风险，分别制定相应的应急措施，建立双机甩负荷试验应急预案。试验安全控制方法：（１）在双机组甩负荷试验前，所有参与人员均应熟悉试验方案以及双机甩负荷应急预案。（２）在双机组甩负荷试验前，应完成水淹厂房应急演练。（３）在双机组甩负荷试验前，应确认机组振动、摆度、蜗壳压力、机组转速、接力器行程、定转子气隙等电量和非电量的监测仪表工作正常，确认所用继电保护及自动装置均已投入，确认调速器参数及励磁调节器参数正确。（４）在双机组甩负荷试验前，应做好安全技术交底，并清理地下厂房内所有无关人员，限制与试验无关人员在地下厂房内工作。（５）在双机甩负荷试验过程中，应加强对上下水库进出水口的监测，限制人员进入上下水库进出水口闸门井附近，同时对整个压力管道系统、蜗壳进口压力、尾水管压力以及机组转速上升、压力脉动等进行实时监测，如发现任何异常情况，应立即停止试验。（６）在双机甩负荷试验过程中，如果出现机组上升转速高于机组额定转速１２０％，ＣＳＣＳ系统会自动进入机械事故停机程序，如果出现紧急情况，可以按下机旁事故停机按钮，快速使机组停机。（７）在每次甩负荷试验后，应及时收集整理甩负荷过程记录数据，对数据进行仔细分析，只有在分析判断数据正确且确认甩负荷数据没有超过相关规程和合同规范要求后，方可进行下步试验。（８）在每次甩负荷试验后，应严格按表１对双机进行仔细检查，只有在检查确认无误后，方能进行下步试验。

４白莲河电站双机甩负荷试验结果

４．１接力器开关闭规律试验。接力器关闭规律试验按“ＡＬＳＴＯＭ双机甩负荷复核计算书”的要求进行试验验证，接力器采用直线关闭，测试的关机时间见表１及图１、图２所示。经试验，关闭时间满足要求。

４．２双机甩３００ＭＷ负荷试验。双机甩３００ＭＷ负荷试验数据见表２，甩负荷试验曲线见图３、图４。

５试验结论

在试验水头下，通过６种工况甩负荷试验，甩负荷参数满足调保计算及设备生产厂家要求，甩负荷过程中，调节系统动态调节品质良好。总之，机组能满足甩负荷工况安全运行要求。同时，由于引水系统采用一洞两机，尾水系统采用两机一洞的布置方式，所以任何一台机组的运行工况改变会对另一台机组产生影响。双机甩负荷试验结果汇总见表３、表４。