大河口水電站機(jī)組運(yùn)行存在的問題與建議,水利水電論文大河口水電站建于灤河上游，水庫總庫容2600萬m3，總裝機(jī)容量為1260kW，是集發(fā)電、防洪、供水、灌溉、養(yǎng)魚、旅游為一體的水利樞紐工程，于1993年8月開工建設(shè)，1996年8月完工。現(xiàn)已運(yùn)行近20年，為本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了宏大作用。1存在問題1．1水輪發(fā)電機(jī)組問題在當(dāng)下小水電上網(wǎng)電價(jià)較低，小水電站經(jīng)濟(jì)效益較差的情況下，電站很少有能力進(jìn)行水輪機(jī)大修及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的更新。機(jī)組運(yùn)行長(zhǎng)時(shí)間沒有經(jīng)過大修，水輪機(jī)導(dǎo)葉間隙過大，在正常停機(jī)時(shí)漏水嚴(yán)重，使有限的水資源白白浪費(fèi)，直接影響機(jī)組的發(fā)電量。發(fā)電機(jī)部分絕緣老化，轉(zhuǎn)子集電環(huán)磨損及碳刷接觸不良。大河口水電站兩發(fā)電機(jī)并網(wǎng)于10kV農(nóng)電網(wǎng)，在設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到10kV電網(wǎng)電壓在10kV的運(yùn)行工況。在這種情況下，機(jī)組為了并網(wǎng)發(fā)電，勢(shì)必加大勵(lì)磁電流，使機(jī)端電壓升高，發(fā)電機(jī)定子鐵芯工作接近飽和狀態(tài)，電壓額定工作點(diǎn)接近或高于發(fā)電機(jī)空載特性曲線拐點(diǎn)，即便正常運(yùn)行加大轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，機(jī)組也很難發(fā)出額定無功功率，同時(shí)，由于加大了勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，損耗加大，加快了發(fā)電機(jī)的絕緣老化，進(jìn)而使發(fā)電機(jī)的使用壽命大大縮短。1．2水電站輔助設(shè)備部分存在的問題(1)水輪機(jī)調(diào)速器問題:大河口水電站水輪發(fā)電機(jī)組采用的是YT型機(jī)械液壓調(diào)速器，由于有機(jī)械杠桿間的配合，轉(zhuǎn)動(dòng)套和針塞間隙的存在及主配壓閥搭接量的存在，致使其反響速度慢、靈敏度低，在開、停機(jī)及并網(wǎng)經(jīng)過中時(shí)間較長(zhǎng)，一般為3～10min才能并網(wǎng)發(fā)電，同時(shí)，機(jī)組事故甩負(fù)荷后，機(jī)組易過速飛車，給水輪發(fā)電機(jī)組造成危害。機(jī)械離心飛擺在工作中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)套間隙及主配壓閥搭接量的存在，即便調(diào)速器接力器不動(dòng)，調(diào)速器處于動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，其工作油壓也要被消耗，工作油壓不降，工作壓油泵就得啟動(dòng)，所以，在調(diào)速器不做任何調(diào)整時(shí)就消耗工作油壓，使壓油泵頻繁啟動(dòng)，這也是該種機(jī)械離心飛擺式調(diào)速器固有的缺點(diǎn)，同時(shí)，也增加了設(shè)備的維護(hù)量及能源的消耗。針對(duì)此種調(diào)速器存在問題和缺點(diǎn)分析，有3個(gè)方面問題需要解決，一是壓油泵頻繁啟動(dòng)問題;二是機(jī)組失控飛車，開、停機(jī)及并網(wǎng)速度慢，機(jī)組事故甩負(fù)荷易飛車;三是電站無法實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化控制。壓油泵頻繁啟動(dòng)問題是此種調(diào)速器固有的缺點(diǎn)，是無法解決的。油泵頻繁啟動(dòng)，對(duì)電能的消耗，泵體的磨損以及電接點(diǎn)壓力表控制回路的可靠性等，都帶來極大的負(fù)作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，調(diào)速器壓油泵啟動(dòng)最短的時(shí)間間隔為15min，最長(zhǎng)的壓油泵啟動(dòng)間隔為30min左右。根據(jù)15min啟動(dòng)1次，則1d要啟動(dòng)96次，對(duì)電站經(jīng)濟(jì)效益以及設(shè)備的維護(hù)量等都產(chǎn)生極大的負(fù)效應(yīng)。(2)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)存在問題:大河口水電站發(fā)電機(jī)組采用的是半導(dǎo)體硅整流方式，即可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，其存在問題主要有兩個(gè)方面?？刂苿?lì)磁電流的大小是由十轉(zhuǎn)電位器來完成控制的，該電位器經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行磨損，滑頭經(jīng)常接觸不良，造成機(jī)組開機(jī)經(jīng)過中，勵(lì)磁系統(tǒng)啟勵(lì)建不了電壓，或者造成機(jī)組勵(lì)磁電流無法控制，同時(shí)，機(jī)組在開機(jī)時(shí)，發(fā)電機(jī)建電壓的空載點(diǎn)很難把握，容易產(chǎn)生空載過電壓，該種勵(lì)磁設(shè)計(jì)有單調(diào)差環(huán)節(jié)，其缺點(diǎn)是無論如何改變接線，也不能作到勵(lì)磁調(diào)差環(huán)節(jié)只反響機(jī)組的無功分量，所以，當(dāng)水頭波動(dòng)變化，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流也跟著變化，使機(jī)組的無功不穩(wěn)定，假如水頭發(fā)生大的變化時(shí)，勵(lì)磁電流增加很多時(shí)，發(fā)電機(jī)組易過負(fù)荷，造成機(jī)組甩負(fù)荷跳閘。若無調(diào)差環(huán)節(jié)，兩機(jī)組將爭(zhēng)搶無功功率，即某臺(tái)機(jī)組發(fā)很多無功，甚至造成過負(fù)荷，而另一臺(tái)機(jī)組則發(fā)很少的無功，甚至使機(jī)組進(jìn)行相運(yùn)行，不能很合理分配無功功率，造成整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。此種勵(lì)磁方式以模擬信號(hào)來完成測(cè)量、比擬、放大、移相等等一系列控制，沒有計(jì)算機(jī)通訊接口，電站不能實(shí)現(xiàn)完全的微機(jī)自動(dòng)化，同時(shí)其檢修及維護(hù)工作量較大。1．3電站電氣設(shè)備所存在的問題(1)變壓器存在的問題:大河口水電站2臺(tái)主變及2臺(tái)廠S7變壓器，與現(xiàn)前階段生產(chǎn)的S9－S10系列變壓器相差很多。①由于變壓器鐵芯材質(zhì)導(dǎo)磁率較低，渦流損耗較大，造成空載損耗較大，發(fā)電運(yùn)行噪聲很大，同時(shí)其直流電阻較大，致使變壓器負(fù)載損耗較大。②由于變壓器的設(shè)計(jì)及制造工藝問題，使變壓器多處漏油。③經(jīng)多年溫度較高運(yùn)行，使線圈絕緣老化較快，介質(zhì)損失試驗(yàn)逐年增大。(2)電氣設(shè)備開關(guān)存在的問題:①大河口水電站高壓開關(guān)采用的是SN。系列高壓少油斷路器，其開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)為CD型系列，其缺點(diǎn)如下:維護(hù)量大，開關(guān)每年都得檢修且密封性能差，經(jīng)常漏45#絕緣油，規(guī)范規(guī)定油開關(guān)滿負(fù)荷跳閘3次，要求停電檢修換油，否則，45#絕緣油變黑碳化后，造成開關(guān)爆炸，同時(shí)，在開關(guān)合閘時(shí)，電磁鐵的動(dòng)作電流，對(duì)電站的直流系統(tǒng)有較大的沖擊，影響電站整體的安全運(yùn)行。②大河口水電站低壓開關(guān)多采用DW10系列，其合閘機(jī)構(gòu)不靈敏，容易發(fā)卡，在機(jī)構(gòu)發(fā)卡時(shí)經(jīng)常燒毀合閘線圈，其維護(hù)量較大。2建議和考慮2．1水輪發(fā)電機(jī)組的大修首先在機(jī)組運(yùn)行經(jīng)過中盡量避免水輪機(jī)導(dǎo)葉在小開度下運(yùn)行，在開機(jī)經(jīng)過中應(yīng)加快并網(wǎng)時(shí)間，機(jī)組并入電網(wǎng)后，導(dǎo)葉開度應(yīng)在70%以上開度運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組出力明顯下降時(shí)，要及時(shí)檢查水輪機(jī)的氣蝕情況，如水輪機(jī)氣蝕嚴(yán)重，在枯水季節(jié)布置機(jī)組進(jìn)行大修。發(fā)電機(jī)的集電環(huán)運(yùn)行經(jīng)過中，假如磁刷打火，講明集電環(huán)不平，碳刷接觸不好，或碳刷彈簧壓緊度不夠，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理和和調(diào)整。同時(shí)，要及時(shí)清理碳刷粉末及油污，以防止碳刷打火造成引線等燃燒。2．2水電站輔助部分的建議(1)采用微機(jī)調(diào)速器替代以前的YT型機(jī)械液壓調(diào)速器。(2)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)改造及發(fā)展方向:當(dāng)前，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)較為先進(jìn)的均為可控硅微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。①有恒電壓/恒電流/恒COS/恒無功運(yùn)行方式4種選擇功能。②有自動(dòng)調(diào)差功能。③有空載過電壓保衛(wèi)功能。④有甩負(fù)荷自動(dòng)穩(wěn)壓功能。⑤有低頻過勵(lì)限制功能。⑥有低轉(zhuǎn)速自動(dòng)截止勵(lì)磁電流功能。⑦有逆變環(huán)節(jié)及勵(lì)磁系統(tǒng)在15%機(jī)組額定電壓下，就能夠自勵(lì)閉環(huán)運(yùn)行。⑧有計(jì)算機(jī)控制功能。3水電站電氣設(shè)備技術(shù)改造及發(fā)展方向3．1變電力變壓器當(dāng)前，新建電站的變壓器均選擇了S9－S10系列變壓器。此系列變壓器有如下特點(diǎn):①變壓器鐵芯選擇了高導(dǎo)磁材料，線圈選擇較大的導(dǎo)線截面積以及先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，使變壓器空載及負(fù)載損耗均較小。②變壓器的電氣絕緣較高，到達(dá)E級(jí)以上。③變壓器體積及噪音小，甚至采用全密封構(gòu)造等。3．2電氣開關(guān)設(shè)