水轮发电机组的运行

第四章水轮发电机组的运行内容提要：1）水轮发电机组的试运行，包括引水管和闸门、机组、调速器、主阀等主机及附属设备和油气水辅助设备的验收检查；发电机励磁系统的验收检查；充水试验；机组空载试运行；试运行中的各项试验项目的试验。

2）水轮发电机组正常运行，包栝启动前的检查、开机起动、升压倂网、负荷调整、运行中的监视检查、解列停机。

3）水轮发电机组正常运行的故障及事故处理。

第一节概述由水轮机及发电机组成的水轮机发电机组是一个电站的核心主体设备，水轮机作为把水力资源的水能转换为机械能的动力设备，对电站水能的经济利用和经济效益及安全运行意义重大；发电机担负把水轮机的机械能转换为电能发出电来。

同样是电站的核心主体设备。

水轮机要正常安全运转还需要附属设备调速器及蝴蝶阀和辅助的油气水系统及机组自动控制操作保护监测系统。

调速器是值班运行中操作调整控制的主要附属设备。

也是调整发电机组转速(电压的频率)和调整发电机向电网输送有功功率多少的附属设备。

频率和有功的调整，一般调速器能自动进行调整。

必要时或调度下令增加及减少有功时1 / 1，运行人员可以通过操作调速器开度增加或减少水轮机的进水量改变有功功率。

发电机由水轮机带动正常发电运转还需要励磁设备及其励磁系统和继电保护及二次系统。

在运行中，值班人员要通过操作励磁装置对电压和无功电能进行调整(励磁装置也可以自动调整)，励磁系统直接影响电压和发电机的稳定运行。

电力系统的总负荷中，既有有功功率又有无功功率，由于无功功率不足会使系统电压水平降低，影响用户的正常工作，电站的发电机是电力系统的主要无功电源，为了满足系统无功功率的要求，保障供电电压水平，常常要进行必要的无功功率的调整。

发电机装有自动励磁调整装置，它可以自动增加励磁电流而增加无功功率，以满足负荷的要求。

必要时，运行人员可以手动在励磁屏上进行调整。

以改变发电机所带无功功率的大小；特别要指出的是，电力系统无功不足，严重时会引起电压下降的恶性循环而破坏电力系统的稳定。

发电机正常额定运行时，在功率因数COSΦ为0。

8时，根据功率直角三角形，一般是有功四份时，则无功是3份。

(视在功率5份)发电机向电网送出无功功率。

这个无功是感性无功；为了使发电机稳定运行，一般无功不要少于一份。

如果由于故障原因励磁电流减少，进入欠激状态，则发电机向电网送出的是电容性的无功功率，相当于电网向发电机送感性无功功率，即发电机不但不发出感性无功还吸收电网的感性无功。

这种状态叫发电机的进相运行。

发电机在运行中，如果励磁电流减少，引起无功减少过度时，可能破坏发电机的稳定运行，严重时还可能引起机组失步或振荡。

这个现象过程运行人员要引起足够重视。

发电机併入电网后，由于电能特点是发，送，用同时进行的。

功率(有功功率和无功功率)必须随时保持平衡。

为此，发电机输出功率，要根据电力系统的需要不断进行调节；为了保持电能质量的两个指标即周波(F)和电压(U)的质量，发电机的有功和无功也要根据电力系统的需要不断进行调节，在水电站实质是调节进入水轮机的水量和调节发电机的励磁电流。

调水量是通过水轮机调速器自动或运行人员手动进行，调励磁电流是通过发电机励磁调节装置自动或运行人员手动进行。

在运行值班工作中，为了保持水轮发电机组的正常安全运转，值班运行人员要更多的加强对水轮机调速器和发电机的励磁调节装置的巡视检查和维护。

第二节水轮发电机组试运行一个水力发电站由设计院设计完成全部图纸后，业主单位招标的土建施工单位进行大坝、厂房等水工建筑物施工，电站厂房施工验收完后，交给机电安装单位进行全部机电设备的安装、调试工作，合格后由业主单位组织安装单位、监理单位和设计院及主要机电产品的有关厂房成立起动委员会，进行安装后的试运行，在试运行中，还会处理试运中发现的设备缺陷问题，试运期间，在仍由机电安装单位负责，业主单位配合之，在试运合格后，连续运行72小时，才由业主单位和机电安装单位、监理单位签字验收，正式移交给业主单位。

机组大修后的试运行的工作由电站主管生产的厂长或总工程师主持，目的是考核检验大修质量，将技术指标与大修前进行对照，核定消除机组缺陷的质量情况。

新安装机组的试运行，在起动验收委员会领导下进行试运行，包括：机组试运行前的机电试验结果检查核对；机组试运行前现场检查，充水试验；水轮发电机组的不带电空载试验；水轮发电机组的带电空载试验；水轮发电机组的并网试验；水轮发电机组的调相操作试验；水轮发电机组的甩负荷试验等。

一、水轮发电机组试运行前的检查（一）过水系统的检查（1）引水进水口栏污栅清洁干净。

（2）引水进水口闸门操作自如，并处于关闭落锁状态。

（3）从引水进口到尾水管尾水门的全部过流道清理完毕。

（4）引水道的通流的闷头、人孔门及阀门已现场确认关闭好。

（5）尾水闸门操作检查正常。

（6）水轮机前的蝶阀调试操作正常，检查无漏水现象，检查事故关蝶阀正常。

（7）确认蜗壳、转轮室、尾水管已清理干净，固定转轮的楔子、吊装工具、临时支架等已拆除。

（8）蜗壳排水阀、钢管排水阀确认处于关闭状态。

（二）水轮机检查（1）水轮机及附件已全部安装完毕，施工测量记录完整，上下止漏环间隙合格；发电机盘车的摆度值合格，并经总工程师确认。

（2）真空破坏阀、空气吸力阀已竣工，并调试合格。

（3）顶盖排水装置检验合格，水流畅通。

（4）调相补气系统正常。

（5）轴承安装检验合格，数据记录齐全。

（6）导水机构安装完工合格，并处于关位，接力器锁定已投入，导水叶的最大开度及接力器行程已测量合格，关闭后的严密性及压紧行程等符合设计要求，测试记录完整。

（7）各接地部分已连接好。

（8）润滑油合格。

（9）各流量计、压力表、示流计、摆度和振动传感器及各种变送器已安装合格，管道附件良好。

（10）各油水器、管道颜色及标示符合规定，阀门编号符合规定。

（11）属自动控制二次部分的压力、温度等整定值正确。

（三）调速器及其设备检查（1）调速器整体及管道和油压装置安装完好，调试合格，空载扰动试验的参数调整符合国家标准。

（2）调节保证计算经总工程师审定，确定关闭时间，并整定好。

（3）调速器仪表指针正常及红黑针位置全部在零位。

（4）油压装置手动和自动起动正常，压力继电器整定正确，高压补气装置阀门位置正确。

（5）调速器系统联动的手动操作的开和关位正常。

并检查调速器、接力器及导水机构联动的动作灵活性、平稳性，并检查导叶开度、接力器行程和调速器柜内的导叶开度指示器三者的一致性。

（6）用紧急停机关闭方法检查导叶全开到全关的时间，并核对调保计算数据。

（7）对调速器自动操作系统进行模拟操作，检查手动及自动开机和事故停机时各部件的正确性。

（8）检查全部管道有无渗漏油的情况。

（四）蝴蝶阀操作柜及压力油系统的检查1）确认蝶阀手动和自动开启、关闭模拟试验全部合格。

2）蝶阀油压装置油压泵起动正常，油压正常。

3）油泵起动放“自动”位置。

4）蝶阀控制柜电磁阀位置正确，无异常情况。

5）充气气压表、油压表指示正确。

6）人工锁锭开阀前已拔出。

7）管路无漏油现象。

（五）发电机、励磁机、永磁机的检查（1）发电机安装后，内部清理完毕检查，定转子，气隙等数据合格，确认无杂物。

（2）机组电气试验全部合格，并经总工程师核准。

（3）各轴承油质、油位正常。

（4）冷却水管路正常，无渗漏现象。

（5）推力轴承的顶转子及装置使用正常，阀门位置正常。

（6）刹车装置试用合格。

（7）发电机内灭火水管路检查试验合格，有专人确认。

（8）发电机转子、集电环、碳刷试验检查合格。

（9）励磁机气隙合格；引出引入线极性正确，检查无误或励磁变压器检查正常。

（10）永磁机接线正确，气隙合格，并查看特性试验结果合格。

（11）测量工作状态的各表计检验合格。

（12）水轮机及发电机各自动控制保护屏上的定值、核对正确，控制开关位置正确，并有继电二次部门专责人员随同检查确认。

二、机组充水试验（一）充水试验准备工作（1）经试运现场主管确认，运行前的各项检查已经完毕。

（2）再次确认大坝进水总闸门和工作门处于关闭状态；进水蝴蝶阀（主阀）处于关闭状态；调速器、导水机构处于关闭状态，接力器锁定已经落锁。

（3）开启尾水门，向尾水管充水，检查顶盖、导水机构、尾水人孔门等是否漏水。

（二）发电引水管充水（1）充水前应检查，观察引水管总闸门的漏水情况，并处理好。

（2）在专人监护下，先慢慢开启总闸门内的专用充水小阀门，禁止先突然开启大闸门，以防止引水管内气压过大引起放爆事故。

（3）记录引水管内充满水后的平压时间。

（4）平压后，才能开启大闸门，并在静水中重新开启试验，并记录开启时间，然后搁置牢固。

（5）引水管充满水后检查引水管水压读数，检查伸缩节、人孔门、通气孔情况。

（6）全部充满水后，检查正常，并报告运行主管确认。

（三）蜗壳充水（1）按现场规程，第一次手动操作，写好操作票，打开蝴蝶阀，观察各项动作程序是否正常，并记录开启时间。

（2）手动操作合格后，写好自动操作票，分别进行机房现场和远方操作试验，观察动作过程是否正常。

（3）检查观察技术供水管道情况和厂房内渗漏水情况，检查渗漏排水泵工作状况。

（4）经试运主管确认，充水正常一定时间后，才能逐渐进入下一步机组起动阶段。

三、水轮发电机组空载试运行（一）起动前的准备工作1）确认充水试验中发现的缺陷已经处理完毕。

2）机组周围各层场地清扫完毕；通道畅通；吊物孔已盖好，各部位运行人员已进入预定岗位，测量仪器仪表已调整就位。

3）调速器面板指针仪表正常，油压装置已完全正常，各阀门已处于开机位置。

4）机组各轴承油位及测温装置正常。

5）各部位冷却水、润滑水水压正常。

6）刹车低压气正常。

7）上下游水位、各部位原始温度已记录。

8）发电机顶转子工作按规定已完成，油压撤除后，确认制动风闸已落下。

9）发电机出口断路器已断开，并拉开相应隔离刀闸。

10）发电机的励磁开关MK处于断开位置。

11）发电机集电环炭刷已拔出。

12）水力机械保护装置和测量装置已投入，机组自动屏上各整定值确认正确。

13）确认机组试验用短接线及接地线已拆除。

14）临时监视摆度、振动和机组转速的表计已装好到位。

（二）首次起动时用手动操作试验1）拔出接力器锁锭。

2）手动打开调速器的开度限制机构红针指针至于略大于空载开度位置，操作动作要求快捷，使机组快速升速，形成轴承润滑油膜，适时调整到额定转速。

3）专人检查调速器、接力器各压力油管路有无渗油、漏油情况和机组顶盖等处密封情况。

4）记录机组起动开度和与额定转速相对度的空载开度值。

5）及时记录机组振动值、摆度值和转速值。

6）及时监视机组各部位运转是否正常。

7）记录机组运行摆度（双振幅），其值不应超过轴承间隙或制造厂的设计规定值。

8）记录各部振动值，其值不应超过表1-2的规定。

9）测永磁机电压与频率关系曲线。

在额定转速下，测永磁机绕组输出电压值。