水電機(jī)組順序控制范文

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關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；順序控制；空載；勵(lì)磁事故

摘要：探討了其作業(yè)條件及機(jī)組的順序控制，包括停機(jī)-空轉(zhuǎn)操作程序、空載-發(fā)電操作程序、發(fā)電-空載操作程序、空轉(zhuǎn)-停機(jī)操作程序、事故停機(jī)操作程序、勵(lì)磁事故操作程序、機(jī)組過(guò)速操作程序等，文章針對(duì)水電機(jī)組處于5種不同的工作狀態(tài)，對(duì)水電站的安全和持續(xù)供電具有重大意義。

中圖分類(lèi)號(hào)：TV663文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）18-0027-03

水輪發(fā)電機(jī)組是水電站的核心設(shè)備，而水輪發(fā)電機(jī)組的順序控制開(kāi)停機(jī)是水電站的常規(guī)工作，對(duì)水電站的安全和持續(xù)供電具有重大意義。對(duì)于常規(guī)水電廠的機(jī)組，機(jī)組處于5種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換之中，即：停機(jī)態(tài)、空轉(zhuǎn)態(tài)、空載態(tài)、發(fā)電態(tài)和不定態(tài)（前四種狀態(tài)的過(guò)渡狀態(tài)稱(chēng)為不定態(tài)），機(jī)組的開(kāi)機(jī)、停機(jī)、解列、解列后并網(wǎng)等操作，就是機(jī)組在停機(jī)態(tài)、空轉(zhuǎn)態(tài)、空載態(tài)、發(fā)電態(tài)四種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

一、機(jī)組順序操作程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著機(jī)組自動(dòng)化程度的提高，開(kāi)始將微機(jī)或以微機(jī)為基礎(chǔ)的可編程控制器（PLC）或工控機(jī)用于水電廠監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的順序操作。通過(guò)幾十年的運(yùn)行實(shí)踐，充分證明了采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)組順序操作具有技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)、性能可靠、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在機(jī)組順序操作程序設(shè)計(jì)中應(yīng)作如下考慮：

1．在操作人員發(fā)出機(jī)組操作命令后，PLC可以自動(dòng)按預(yù)先設(shè)定的流程完成全部的操作，也可以在操作人員干預(yù)下進(jìn)行單步操作。

2．停機(jī)命令優(yōu)先于發(fā)電命令，并在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，空轉(zhuǎn)態(tài)、空載態(tài)、發(fā)電態(tài)均可以執(zhí)行停機(jī)命令。一旦執(zhí)行停機(jī)命令，其它控制均被禁止。

3．對(duì)每一操作命令，都要檢查其執(zhí)行情況，當(dāng)某一步操作失敗使設(shè)備處于不允許的運(yùn)行狀態(tài)，程序設(shè)置相應(yīng)的控制，使設(shè)備進(jìn)入某一穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

4．操作過(guò)程中，若機(jī)組設(shè)備發(fā)生事故，或運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，不允許操作繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)自動(dòng)中斷過(guò)程使程序退出。

二、機(jī)組順序控制程序設(shè)計(jì)

各種水力機(jī)組的自動(dòng)控制接線可能有許多差別，但其控制程序大體上是相同的。水電站機(jī)組順序控制主要有以下幾種程序：

（一）停機(jī)-空轉(zhuǎn)操作程序

1．機(jī)組處于起動(dòng)準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，應(yīng)具備下列條件：進(jìn)水壓力正常；機(jī)端隔離刀閘合；無(wú)機(jī)電事故或故障；制動(dòng)閘無(wú)壓；出口斷路器分；制動(dòng)閘全部落下；調(diào)速器自動(dòng)態(tài)；導(dǎo)葉至全關(guān)；接力器鎖錠退出。

2．開(kāi)機(jī)條件滿(mǎn)足后，等待現(xiàn)地或遠(yuǎn)方的開(kāi)機(jī)令。

3．接收到現(xiàn)地或遠(yuǎn)方的開(kāi)機(jī)令后，開(kāi)啟蝶閥，其間包括：開(kāi)啟旁通閥，直到兩側(cè)水壓基本平衡；蝴蝶閥前后壓差滿(mǎn)足，退出蝶閥鎖錠；開(kāi)啟蝴蝶閥，直至蝴蝶閥全開(kāi)；然后開(kāi)冷卻水電磁閥，為水輪機(jī)注入冷卻水，直至總冷卻水壓力正常；接著發(fā)調(diào)速器開(kāi)機(jī)令，調(diào)速器接到命令后，導(dǎo)葉開(kāi)啟直至空載，機(jī)組轉(zhuǎn)速＞85%Ue，進(jìn)入空載狀態(tài)。

（二）空載-發(fā)電操作程序

1．空載-發(fā)電操作程序是機(jī)組開(kāi)機(jī)流程的部分，主要是自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置動(dòng)作并網(wǎng)發(fā)電的過(guò)程，從空載狀態(tài)開(kāi)始，發(fā)發(fā)電令，合機(jī)端隔離刀閘，判斷機(jī)端斷路器處于分狀態(tài)并檢查機(jī)組是否無(wú)機(jī)電事故及故障。

2．確定之后投同期裝置，由自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置判斷并網(wǎng)條件來(lái)合出口斷路器，合上斷路器后退出同期裝置。

3．設(shè)定有、無(wú)功基荷，機(jī)組進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。

（三）發(fā)電-空載操作程序

1．停機(jī)時(shí)，從發(fā)電狀態(tài)同時(shí)發(fā)解列、空轉(zhuǎn)、停機(jī)令，設(shè)定有功和無(wú)功功率（P、Q）值為最小，限時(shí)5min使P、Q降至最小。

2．P、Q降至最小后，跳機(jī)端斷路器，機(jī)組進(jìn)入空載狀態(tài)。

3．機(jī)組停機(jī)包括正常停機(jī)和事故停機(jī)。正常停機(jī)時(shí)，由操作人員發(fā)出停機(jī)命令，然后按規(guī)定順序完成全部停機(jī)操作:起動(dòng)開(kāi)、停機(jī)過(guò)程監(jiān)視邏輯，監(jiān)視停機(jī)過(guò)程。發(fā)電-空載操作程序是正常停機(jī)控制流程的一部分，主要是發(fā)電機(jī)解列的過(guò)程。

（四）空轉(zhuǎn)-停機(jī)操作程序

空轉(zhuǎn)-停機(jī)操作程序是正常停機(jī)控制流程的最后一部分，主要是調(diào)速器降速停機(jī)的過(guò)程。

1．從空轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)調(diào)速器停機(jī)令，延時(shí)2分使水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將為85%額定轉(zhuǎn)速（n<85%ne）。

2．然后關(guān)閉蝴蝶閥，導(dǎo)葉全關(guān)，1分半鐘以后使水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將為30%額定轉(zhuǎn)速（n<30%ne），P、Q降至最小后，跳機(jī)端斷路器，機(jī)組進(jìn)入空載狀態(tài)。

3．當(dāng)n<30%ne，投入制動(dòng)電磁閥，判斷制動(dòng)閘頂起、有壓，然后延時(shí)90秒使ne<5%，復(fù)歸制動(dòng)電磁閥。

4．當(dāng)n<5%ne，關(guān)冷卻水電磁閥，直至冷卻水全關(guān)，機(jī)組關(guān)機(jī)完成。

（五）事故停機(jī)操作程序

水機(jī)事故停機(jī)和緊急停機(jī)操作程序都是在水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)操作的，與正常停機(jī)控制流程不同，要求最快時(shí)間停機(jī)。

事故停機(jī)包括水機(jī)事故停機(jī)和緊急停機(jī)兩種。水機(jī)事故停機(jī)時(shí)調(diào)速器發(fā)急停令，導(dǎo)葉關(guān)至空載位置，延時(shí)20秒后直接跳開(kāi)出口斷路器和滅磁開(kāi)關(guān)，延時(shí)4秒后斷路器跳開(kāi)，停機(jī)完成。而緊急停機(jī)時(shí)除了調(diào)速器發(fā)急停令外，還要同時(shí)關(guān)蝶閥，如果延時(shí)2分鐘蝶閥沒(méi)有全關(guān)，關(guān)閉快速閥門(mén)并報(bào)警。

（六）勵(lì)磁事故操作程序

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中占有極為重要的地位。當(dāng)電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化主要影響電網(wǎng)電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率的分配。在某些故障情況下，發(fā)電機(jī)端電壓降低將導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平的下降，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。如果在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)發(fā)電機(jī)能夠迅速增大勵(lì)磁電流，則可以維持電網(wǎng)電壓水平及穩(wěn)定性。同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量，無(wú)功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面都起著十分重要的作用。

水電站中勵(lì)磁事故影響巨大，具體的勵(lì)磁事故程序控制流程如圖1所示：

圖1程序流程圖（勵(lì)磁事故）

（七）機(jī)組過(guò)速操作程序

機(jī)組過(guò)速對(duì)機(jī)組和電站都會(huì)造成不良后果，在進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮，具體的機(jī)組過(guò)速程序控制流程圖如圖2所示：

水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速由調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速持續(xù)上升而調(diào)速器調(diào)速失靈時(shí)，轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置將發(fā)出機(jī)組過(guò)速信號(hào)，操作事故配壓閥關(guān)閉機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使機(jī)組停機(jī)。但若此時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置無(wú)法發(fā)出過(guò)速信號(hào)或電廠直流電源故障，無(wú)法操作事故配壓閥油閥的先導(dǎo)電磁閥，則機(jī)組的轉(zhuǎn)速會(huì)繼續(xù)升高，直至機(jī)械液壓過(guò)速保護(hù)裝置的擺錘動(dòng)作，觸發(fā)換向電磁閥動(dòng)作，直接操作事故配壓閥停機(jī)回路，關(guān)閉機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使機(jī)組停機(jī)。

圖2程序流程圖（機(jī)組過(guò)速）

三、結(jié)語(yǔ)

對(duì)主要順序控制程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括開(kāi)機(jī)、正常停機(jī)、事故停機(jī)、緊急停機(jī)、勵(lì)磁事故、機(jī)組過(guò)速等，根據(jù)水電站機(jī)組的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)了水電站機(jī)組自動(dòng)控制的主要功能。