某新型调速器在水电厂的应用

某新型调速器在水电厂的应用
【摘要】调速器是水轮发电机的重要控制设备．它的运行品质和调节性能
直接关系到机组和水电厂的安全稳定运行。

因此，水电厂运行人员必须熟练掌握
解调速器的操作方法和性能特点，重视调速器的运行和维护，熟悉在各种不同工
况和环境下的应急处置，才能保证水轮发电机组的正常运行，并避免恶性事故的
发生。

【关键词】调速器运行操作故障处理注意事项
0引言
某水力发电厂位于赣江中游，安装有5台轴流转桨式水轮发电机组。

近年来，该厂陆续将机组调速器改造为MGC4000型。

本文从运行人员角度出发，对该型调
速器的使用经验进行总结、分析和探讨，望能对安装有同类型调速器的水电厂提
供经验参考。

１调速器简介
该型调速器通过机组水头、频率、有功功率、导叶开度等传感器将机组的信
息送至控制器，控制器将这些信息与监控系统或者调速器面板上的控制指令进行
综合，判定机组当前的工作状态以及控制目标，并且将控制信号送至执行机构，
将控制指令经过电液转换之后最终作用在导叶（桨叶）接力器上，从而改变机组
的运行状态，达到预期的控制目标。

2关于调速器对机组状态的判定
2.1 机组状态的判定
该型调速器根据设定好的逻辑自动判定机组当前状态，进而通过预设程序控
制调速器进入对应工况，如：1）当导叶开度＞6%、断路器在分，则判定机组在“空载态”，调速器进入“空载运行”工况；2）当导叶开度＞6%、断路器在合，则判定机组在“发电态”，调速器进入“负载运行”工况；需要注意的是，当调
速器进入对应工况后，会将导叶、轮叶开度调整为适应当前工况的开度，此时，
如果因信号、电源、故障等因素导致电调误判了机组当前的状态，可能会导致意
料之外的情况发生。

2.2 机组状态判定不当导致的后果
在一次演练中，该厂1号机组通过相邻主变中压侧开关甩85MW负荷后，频
率迅速升高至68Hz，由于并非机组串联的主变1B高压侧开关101DL跳闸，所以
导致1号机进入孤网运行方式，调速器按50Hz调节。

1号机转速上升后调速器迅
速关闭导叶，在6秒钟内快速直线从86.7%关闭至3.663%（由于分段关闭阀动作
后减缓了导叶的关闭速度，这在一定程度上增大了调速器在关闭导叶过程中的调
节量），频率持续下降到40HZ时，调速器判断该发电机处于空载状态而限制其
开度，故将导叶限制在空载开度。

尽管此时调速器已缓慢回调至空载开度，但由
于此时1号机实际仍带有孤网运行的1.6万负荷，空载开度下水力提供的源动力
严重不足，导致频率下降至56%，其电压、电流波形发生严重畸变，已经超出了
保护装置的设计能力（按工频设计），导致1号机匝间保护误动作停机。

后续该
厂联系设备厂家修改了调速器空载判定逻辑，并在电调信号回路中串接机组出口
开关信号压板以防止此类事故再次发生。

3调速器在“黑启动”过程中遇到的问题
3.1 通过上位机下发“空载令”无法令机组升至额定转速
在某次黑启动试验中，当导叶开至当前水头下默认的空载开度16.8%时，水
轮机动力力矩不足，机组转速仅能够达到80%ne即40HZ。

虽然此时调速器工作在“频率模式”下（按50HZ调节），但受调速器“空载运行”工况下默认导叶开
度限制，依然无法通过监控下发“空载”令实现快速自动开机。

操作期间，运行
人员曾尝试修改人工水头，但仍无法继续打开导叶将机组转速升至100%ne。

需人
为将导叶切“手动”控制，开大导叶至28.7%左右才能将机组转速升至额定。

防范建议：1）不通过“空载令”开机，将导叶切“手动”控制，手动开机
将机组转速升至100%ne；2）由于轮叶切手动，机组实际的启动开度比空载开度
大很多，机组转速可能达不到95%Ne，机组不能自动建压，此时可根据油压、油
位情况（应谨慎操作，严防出现事故低油压），手动适当减少轮叶开度，调节机
组转速维持在额定，确保机组励磁建压正常。

3.2 调速器切“自动”控制后导叶回关至空载开度
在某次黑启动试验中，操作人员三次尝试将机组导叶切“自动”控制，以检
验调速器性能。

在第一次09时38分机组处于“空转态”时将导叶切“自动”后，受调速器“空载运行”工况导叶开度限制，导叶回关至当前水头下默认空载开度16.8%，机组转速重新下降至80%ne。

第二次09时54机组处于“空载态”时将导
叶切“自动”后，由于调速器将导叶回关导致了机组转速下降至84.6%ne，更是
出现了励磁调节器自动低频逆变的非预期后果！仅在第三次09时55分机组处于“空转态”时将导叶和轮叶同时切“自动”后，调速器经过了30秒左右的调节
过程，机组转速经过短暂波动后才达到了稳定在了100%ne附近。

防范建议：1）全程保持调速器导叶在“手动”控制，安排专人监视和调整
机组转速；2）机组建压、厂用电恢复后若调速器导叶开度与当前水头下默认空
载开度不符，不可直接将调速器导叶切“自动”控制，谨防因导叶回关，导致励
磁调节器低频逆变。

如需将调速器导叶切“自动”控制，应将导叶和轮叶同时瞬
间切回“自动”，或者在确认厂用电和压油装置恢复正常运行的情况下，人为手
动微调导叶和轮叶开度，使其尽量接近当前水头下的空载开度值并保持协联，再
将导叶和轮叶同时切“自动”控制。

3.3 励磁调节器自动低频逆变
在某次黑启动试验中，09时54机组处于“空载态”时将导叶切“自动”后，由于调速器将导叶回关导致了机组转速下降至84.6%ne，满足了机组频率低于
45HZ的逆变条件，发电机低频逆变。

这种情况在实际事故处理中应当极力避免发生！
防范建议：1）机组建压后应避免机组频率下降至45HZ以下，改进建议同上
述4.2措施；2）若机组建压后发生低频逆变，在厂用电未恢复的情况下须手动
操作导叶将转速回升至额定，通过监控重新下发“空载”令或现地手动建压的方
式恢复机端电压。

在厂用电已恢复正常的情况下，可直接将调速器导叶和轮叶同
时切“自动”控制，待机组转速稳定至额定后，重新下发“空载”令或现地手动
建压。

4结束语
通过对MGC4000型调速器关于机组运行状态的判定、日常操作、在“黑启动”中遇到的问题进行简要分析，对其中重要内容进行经验总结，可更好帮助运行人
员了解和使用该型调速器，为安装有同类型调速器的水电厂提供经验参考，将有
助于提高水电厂机组安全性和经济运行水平。

参考文献
1、陈铁华,水轮发电机原理及运行,水利水电出版社
2、中国电力出版社,电力工程设计手册,中国电力出版社，
3、电力行业职业技能鉴定指导中心,水轮发电机组值班员,中国电力出版社
4、吴长利,水轮发电机组典型案例分析,国网湖南省电力公司电力科学研究院
作者简介：肖文仁（1976年4月）；性别：男；民族：汉；籍贯：江西省吉安县；职务职称：安全监察部主任，中级工程师；学历：本科；单位：国家能源集团江西电力有限公司万安水力发电厂；研究方向：电力安全生产
2。