水电机组调速器双机故障切换原因及解决对策

水电机组调速器双机故障切换原因及解决对策

廖灿坤

广西桂能科技发展有限公司

摘要：随着人们对环境保护和绿色发展越来越重视，水力发电作为环保型发电模式被重点应用，我国水电站数量虽然规模较大，但是还有很大的发展空间。调速器作为水电站发电机组的重要组成部分，其是否能够正常运转关系着整个水电站的发电情况。本文就调速器在水电机组中发挥的作用做出分析，结合工程案例，探讨调速器双机故障切换原因及对策。

关键词：水电站；调速器；双机故障切换；措施

1引言

水力发电是最为环保的发电方式，因此得到国家的普遍重视，装机容量越来越大。水力发电不仅对环境不会造成破坏，还可以节省大量的能源，在所有发电模式中，水力发电是非常重要的模式之一，对环境污染较小，具有重要应用价值。其中调速器作为水电机组的主要组成部件，可以按需调节发电机的运行速度，让系统频率可以保持在指定区间。

2水电机组调速器常见故障及解决措施

2.1开机后机组网频频率低

（1）故障表现：诸多因素导致发电机组产生的网频频率与预期值产生有一定差距，各个发电机组无法并网，对预设的发电要求无法完成。

（2）故障原因：调速器运行参数设置出现问题就会出现这些故障，在水位高度不足的情况下，水头的实际值和设置值出现偏差，机组转速达标之后，导叶必将达到一定开度，完成机组对电网频率的追踪就可以解决这一问题。

（3）故障处理：调速器如果出现这种故障可以在调速器的触摸屏上对开度值进行限制设置，基本解决这种类型的故障。

2.2机组运行零负荷

（1）故障表现：发电机组出现异常，负荷值表现为零，机组无荷载，输出功率与开度存在偏差。

（2）故障原因：导致出现这种故障的关键是在操作机组断路器时出现失误，也可能时其他原因造成的。

（3）故障处理：操作断路器时要采取正确的方法。对可能导致故障发生的其他因素逐一排查。

2.3机组运行负荷过大

（1）故障表现：发电机组运行负荷过大，导致跳闸。

（2）故障原因：发动机组在运行时承担的负荷过大，调速器也会如此;并网后的机组对导叶开度的限制值会被调速器放到最大化，机组频率会出现不稳定现象，调速器导叶开度稳定的情况下，电流量会迅速增大，便会导致跳闸。

（3）故障处理：发电机组运行操作人员的具体操作办法可以处理这一故障，负荷超出限制值时，机组操作人员可以在许可范围内加大额定值，可以有效控制事故进一步发生。稳定之后在第一时间与生产商取得联系，获取调试器程序更改办法，要迅速解决故障才能让事故发生在可控范围内。之后可以安装超负荷报警系统，一旦出现问题可以及时做出处理，避免不必要的损失。

2.4开机前光字牌位置偏移

（1）故障表现：开机前一段时间，光字牌位置出现偏移，脱离了调节器的控制。

（2）故障原因：发生这种故障与调速器本身有很大关联，主要是因为马达无法正常工作，可能是发电机在运行过程中震动导致马达螺丝松动并掉落。这是调速器长期被震动导致的。

（3）故障处理：检查调速器马达的固定螺丝是否脱落，固定好脱落的螺丝之后可以检查其他螺丝是否出现松动脱落迹象，并一起处理。螺丝拧紧之后依然无法保证固定性，可以采用其他方法，比如胶水等可以帮助螺丝固定，也可以换其他可以固定的螺丝。

3工程概况

黄河龙口水电站位于黄河北干流的北部，上游距万家寨水电站25.6km，电站是山西电网和内蒙古西部电网的主要调峰电站。

3.1故障概述

2015年2月，龙口水电站3号机组在停机状态，调速器发生A阀在线工况下A/B机自动切换而在线阀不切换的现象。根据调速器PCC程序确定为在线机电气故障导致A/B机自动切换，测量机频1、2输入并未发现异常，检查导叶反馈信号回路未发现有断线、超量程现象。

因此，需要研究针对调速器导叶反馈信号瞬时故障的检测方法及处理对策。

3.2导叶反馈信号断线故障主要因素

针对双机切换故障原因，分析引起导叶反馈信号断线故障的主要因素及原因（见表1所示），以确定导叶反馈信号瞬时故障的检测思路及方法。

表1 导叶反馈信号断线故障主要因素

3.3故障排查分析

对照表1所列故障因素进行逐个排查，得出驱动板调零调幅部分运算放大器芯片性能下降是造成导叶反馈信号断线的主要原因，而PCC程序导叶反馈断线判据未作抗干扰滤波处理是导致调速器无法区分反馈信号毛刺干扰量的重要原因。

3.4处理方案

根据上述分析结果，主要从2方面进行故障处理：

3.4.1增加软件滤波环节

（1）由于干扰性质多为20ms以内的瞬时干扰，因此在PCC程序内反馈断线判据处增加50ms延时，既不影响调节器对实际故障做出判断，又可有效屏蔽此类干扰。

（2）在导叶反馈断线判据处增加延时滤波环节。

（3）编译并将程序下载至A、B调节器运行，修改前、后的程序。

3.4.2更换驱动板芯片

（1）更换比例阀驱动板上存在问题的运算放大器芯片；

（2）进行调零调幅试验，确认芯片工作正常；

（3）在导叶全关位对调零调幅处理前后反馈信号录波进行对比、确认效果，得知更换芯片前后反馈信号毛刺波形大幅减少，负向幅值均小于0.01V，大于反馈断线故障阈值，从而导致双机故障切换的干扰电平基本消失。

4结束语

水电站发电机组离不开调速器的作用发挥，它并不是发电机组主体结构，其功能和作用却是无可替代的。调速器的正常运行时保证发电机组安全正常运行的基础，必须做出日常检修和保养工作，一旦出现故障要在第一时间处理，可以有效控制事故的进一步扩大，避免进一步损失，保障水力发电机组高效安全运行，真正实现水力发电无污染、绿色节能的特点。

参考文献

[1] 潘英才.水轮机导叶位置传感器故障原因分析及处理[J].广东水利水电， 2013(02)

[2] 刘志平.水电站调速器常见故障技术处理探索[J].通信电源技术.2019(07)