水电站调速器电气故障与处理措施

水电站调速器电气故障与处理措施

发表时间：2018-08-13T10:41:01.673Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：梁海锋[导读] 摘要：调速器是水电站调整水轮发电机组输出功率，用以控制转速（频率）在额定范围的设备，也是保证供电安全、电压稳定的关键设备。

茂名市粤能电力股份有限公司 525000 摘要：调速器是水电站调整水轮发电机组输出功率，用以控制转速（频率）在额定范围的设备，也是保证供电安全、电压稳定的关键设备。调速器故障威胁水电站安全生产，因此本文对水电站调速器电气故障与处理措施进行了分析。

关键词：水电站；调速器；电气故障；故障处理调速器是水电站关键控制设备，主要任务是将发电机组转速稳定在规定转速范围内，以保证机组安全、经济地运行[1]。水电站调速器一般由电气调节装置、机械调节装置和机械液压系统三部分组成。目前，由于采用可靠性高的可编程控制器作为调速器的调节器，并配置了合理的外围电路，电气故障率不高，但仍会因多种原因引起故障。因此，本文对水电站调速器电气故障与处理措施进行了分析。

1 水电站调速器电气部分组成与控制模式 1.1 电气部分组成

水电站调速器经历了模拟电液调速器和微机调速器两个阶段。以微机控制器（中央处理器）分类，微机调速器分为IPC、PLC、PCC 等类型，现以PLC型调速器为例，它的组成包括电源、PLC、测频环节等部分。调速器一般采用交流220V、直流220V并列供电的冗余电源系统，以提高供电可靠性。PLC是调速器的控制核心，根据采集到的信号特征与来自监控系统指令信号进行比较判断，实现调速器的控制功能[2]。测频采用残压和齿盘两种方式。

1.2 控制模式

按照优先级由大到小，微机调速器一般有现地机械手动、现地电手动、现地自动和远方自动几种控制模式。这些控制模式之间可以无扰动切换，如果电气部分发生故障，可将控制模式自动切换到现地机械手动模式。

2 水电站调速器常见电气故障及处理措施 2.1 开停机不正常

在自动模式下，发电机组未能按照开停机指示来完成全部流程或达到预定要求，例如开机时没有打开开限，或打开开限，但机组转速达不到额定值；停机时有未完成的信号。开限拒动可能是二次接线、开关量板卡、D/A转换器、CPU等出了问题，通过检查二次接线及更换板卡、CPU等可解决此类问题。开限正常，但开不了机，可能是机组或电网频率测量出了问题，可检查频率测量环节有无问题。如果是机组转速上不来，那也可能是水头低，但设定空载开度过小，此时调大空载开度一般能解决问题。不能自动停机，可以转手动模式试一试。总之，造成开停机不正常的原因很多，除上述原因以外，还有系统未接到开停机指令、电源故障、电液转换部件故障、引导阀主配压阀发卡、传感器故障等。

2.2 空载运行过速

发电机组空载运行时，发电机转速超过额定转速，甚至引起过速保护动作和紧急停机。这种情况有几种原因，一是导叶反馈断线，那么就会造成导叶反馈无显示或者显示的数字没有变化，然而接力器实际上已经全开，发电机就会超速了；二是导叶反馈传感器不准确，没有正确指示导叶实际开度，显示值偏小，当然会造成发电机超速；三是D/A转换器故障，以致不能正确传递导叶开度信息。遇到空载过速问题时，可以根据上述原因进行排查，导叶反馈断线可以重新接好线，导叶反馈传感器问题可以调整传感器位置，D/A转换器故障可以更换板卡试试。

2.3 调速器抽动

调速器抽动分两种情况：一种是周期性的抽动，表现在平衡表周期性的摆动，导叶主配压阀快速抽动，伴有液压油流动的声音，同时接力器有小幅摆动；另一种是非周期性的抽动，表现在平衡表摆动，导叶主配压阀有油流过，接力器来回摆动。造成周期性抽动的原因是调节参数设置问题，由于随动系统增益过大或回环特性过于灵敏，以致超过稳定极限；也可能是主配压阀中位传感器采集错误或误差较大，造成电气复中失败。处理方法是先将调速器切换到手动模式，然后用笔记本电脑连接PLC，观察主配压阀采样信号设定是否正确，正确说明不是传感器问题，可调整回环系数，再将调速器工作模式切回自动，观察调速器抽动情况是否改善；如果是传感器问题，可以更换传感器试试。引起非周期性抽动的原因是电源电压不稳定、反馈回路接触不良、反馈元器件性能劣化、调节器受到严重干扰、油质劣化导致阀塞卡阻等[3]。处理方法是将调速器切换手动模式，然后排查原因，找准原因后解决问题。

2.4 调负荷异常

现象包括调负荷迟滞、调负荷不动、溜负荷、自行增负荷。调负荷迟滞是指增减负荷时反应缓慢，主要原因是参数整定有问题。影响负荷调节的三个参数是缓冲时间参数（）、暂态转差系数（）和比例增益系数（）。如果和调得太大，又太小，就会造成调负荷迟滞现象。可在调节系统有稳定裕量的情况下，适当减小、或增大改善迟滞问题。调负荷不动是指给定功率但接力器拒动，调负荷不成功。产生这种现象的原因是电液伺服阀卡紧或接线断开，也可能是功率给定单元故障。可检查电液伺服阀及接线、功率给定单元，然后针对具体原因处理。溜负荷是指没有给出调负荷指令，但机组负荷自行减少；自行增负荷与溜负荷正好相反，没有调负荷指令，自行增加负荷。溜负荷或自行增负荷的原因包括电液伺服阀发卡、电液伺服阀工作线圈断线、D/A转换器故障、干扰信号串入调相令节点、调速器CPU故障、调速器电源接地故障、机组运行点异常等。电液伺服阀发卡，如果卡在关机侧就会溜负荷，而卡在开机侧则会自行增负荷。电液伺服阀工作线圈断线后调节信号为零，如果电液伺服阀平衡位置在关机一侧就会溜负荷；反之，平衡位置在开机一侧就会自行增负荷。D/A转换器故障造成输出减小或为零，机组将溜负荷。干扰信号串入调相令节点会导致溜负荷。CPU故障会造成数据错乱，并引起溜负荷。调速器电源接地，会造成油泵电动机启动和调速器显示变化，引起接力器抽动。机组运行点异常是指运行点处于发电机最大出力点附近，并且功角接近90°，此时如果频率下降，水轮机就要增加出力，但发电机难以突变，这就会造成机组加速，但已到达极限功率点，由于机组惯性因素，加上励磁系统强励特性不够好，就会导致溜负荷现象。因此，对于调负荷异常现象，关键还是找准原因，通过排查确定原因后对“因”处理。

2.5 机频消失