水电企业水力机械设备供电可靠性分析

水电企业水力机械设备供电可靠性分析

发表时间：2019-09-18T09:09:43.753Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：廖燕琳[导读] 摘要：在经济迅速发展的背景下，城市化进程也在不断加快，这也加大人们对电力的需求，而作为地方发展中必不可缺的因素之一的电力，对促进城市实现可持续发展有着积极的推动作用。 (广西水利电业集团有限公司荔浦供电分公司广西省荔浦市 546600) 摘要：在经济迅速发展的背景下，城市化进程也在不断加快，这也加大人们对电力的需求，而作为地方发展中必不可缺的因素之一的电力，对促进城市实现可持续发展有着积极的推动作用。目前，随着水力发电事业的发展及进步，在很大程度上缓解了城市电力能源供应紧张的局面，同时有效减小非可再生能源的消耗量，在生态环境保护方面有着不容忽视的作用。然而就当前水电厂水力机械设备工程系统

而言，虽然其已具有非常明确的设计标准，但是，水力机械设备供电的可靠性依然有待进一步提高，有效水电厂的供电系统时有发生用电方面的故障及问题，由此可见，其供电可靠性还一些缺陷亟待解决。基于此，本文作者简要的介绍了水电厂水力机械设备供电系统，并结合实例针对性分析了其可靠性，以期为相关专业人员提供有价值的参考。

关键词：水电厂；水力机械；设备供电；可靠性 1水电厂水力机械设备供电系统概述水电厂是水力发电厂的简称，简单而言，水力发电厂就是借助水流流动产生的机械能量，进而将其转换成电能的过程。具体来说，水电厂的工作运行原理是将江河的水利引入，通过水流流动落差产生是重力势能带动水轮机械不间断工作，进而将动能通过发电机转换成为电能。这个过程产生电能的实现一方面借助的是水流产生的能量，通过水流的作用将其能量进行传递；另一方面水力机械设备通过接收其水力传递的能量，通过发电设备将其最终转换为电能传输出去。

从以上可以看出，在水力发电的具体实施过程中，电能的输出是关键的环节，不仅如此，水力机械供电系统的安全、可靠是需要高度关注的方面，这样才能保证水电厂在进行电能输出与分配中，有效避免设备供电故障的发生。可以说，水电厂水力机械设备供电的安全性与可靠性具有十分密切的联系，而可靠性更具实际意义。可靠性的存在能够确保水力机械设备供电系统保持良好的运行状态，从而实现不间断的稳定供发电。对于水力机械设备供电虽然我国有关设计导则就用电安全可靠方面进行了一些明确规定与要求，当在实际中水电厂水力机械设备供电设计还是存在着缺陷，因此对其供电系统进行可靠性分析，能够让水电厂及时采取防范措施，消除运行中的不安全因素。 2水电厂水力机械设备供电可靠性分析水电厂水力机械设备供电可靠性分析对于水电厂的良性运作是一项非常重要的工作，从理论的具体研究看，安全性与可靠性具有不同的侧重方面，安全性主要从安全角度考虑，采取相应的措施确保人员不会被设备或供电系统伤害到；而可靠性是从供电的连续性方面出发，对供电系统维持供电不间断性的良性运作进行探讨。下面以A水电厂为具体实例，对水电厂供电自动切换事件引发的发电机组逆功率跳机进行细致探析，提出其合理的处置措施，进而对水电厂水力机械社保供电系统给出合理建议。

2.1情况描述

A水电厂水力机械设备供电系统用电采取的是独立母线+分段的接线方式，整体表现为5段母线，其10kV工作母线分别为Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段及Ⅳ段，备用母线仅存在于Ⅴ段。水电厂选取的是2级降压的供电模式，首先体现为主变压器较低电压一侧与一般控制电源电压降低到10kV，然后借助其10/0.4kV的变压器将其实际电压降低到0.4kV，最后以0.4kV为基础的电力，传输给水电厂全厂范围。对于水电厂内的400V配电盘，采取的是分段母线模式，采取不同的母线共同组成其相应的电源，并且在具体的实施运作中，其切换互为备用其借助的是备用电源自动投入设备装置，水电厂内部对整个线路影响较大的重点负荷采取的是双回路供电模式，电源来自不相同的母线或配电盘（如图1所示）。

图1水电厂用电简图

故障发生前，主接线处于合环的状况，其2号水力供电机械机组处于满负荷供电运行状态，水电厂10kVⅠ段、Ⅱ段、Ⅲ段及Ⅳ段分别处于400V配电盘的分段阶段。故障发生时，由于雷电的不利影响作用进而让水电厂用电的10kV备用母线出现跳闸情况，水电厂自用电10kVⅡ段处于断电状况，从10kVⅡ段母线的400V配电盘取用的电源同时也瞬间断电，而后400V备自投动作启用，出现断电的400V配电盘重新供电运行。在这个故障发生的过程中，2号机组逆功率保护动作执行跳机。

2.2故障原因分析

当水电厂水力机械设备供电故障出现后，对其相关的报警及故障检测仪器进行数据查看，其故障数据表现如下： 0″状况下水力机械设备遭受到雷电袭击，随后10kVⅤ段及Ⅱ段母线电力消失；1″状况下水电厂主厂房I段配电盘电力消失，主变动配电盘I段电力消失，尾闸电源电力消失；4″状况下2号机机械尾部电闸开度信号消失；2″状况下2号机球阀处于关闭状态；6″状态下2号机导向叶片开启度增大；6″状态下2号机功率开始降低；2″状态下2号机逆转功率保护开启；2″状况下2号机功率保护动作生效。

根据报警信号，在机组未收到停机或者跳机命令时，球阀动水关闭球阀在关闭过程中，由于各个系统均未收到停机、跳机升降负荷的命令，故发电机组需维持机组出力不变，调节导叶开度变大，机组进入反水泵区域，吸收功率达到保护动作值，引起机组逆功率跳机。

当尾闸全开位置继电器励磁后，常开节点闭合，尾闸全开信号送至球阀PLC；尾闸全开位置继电器失磁后，常开节点分开，尾闸全开信号丢失。尾闸交流220V电源取自主变洞公用配电盘Ⅰ段，主变洞公用配电盘Ⅰ段电源取自主厂房公用配电盘Ⅰ段，主厂房公用配电盘Ⅰ段电源取自厂用电10kVⅡ段。

故这起故障发生的原因是雷击导致10kVⅤ母及Ⅱ母失电，主变洞公用配电盘Ⅰ段和主变洞公用配电盘Ⅰ段失电，400V系统备自投动作后，失电的400V配电盘恢复供电，但期间尾闸洞交流电源存在短时失电情况，引起尾闸PLC短时失电，尾闸全开位置继电器失磁，常开节点分开，尾闸全开信号丢失，球阀PLC发出关球阀令，最终球阀动水关闭。

3 处理措施

因为抽水蓄能电站的尾闸通常都只可以承载下库水压的单向受力，同时必须确保静水下落，因此，在设计处理方案的时候，必须要满足尾闸下落且水流已经被截止的要求，即确保球阀已处于关闭状态。水力发电机组在运行的过程中，球阀处于开启位置，则“球阀不在全关位置”这一信号一直满足，这个时候只要满足“尾闸不处于全开位置”的这一信号条件，就可以在尾闸下落之前把球阀提前关闭，截断水流。

在各条件都达到设计要求且安全得到保障的情况下，还必须有效杜绝此次类似故障发生，水电厂的相关技术人员通过分析研究，制定以下两点整改对策：①因尾闸的PLC电源比较单一，没有剩余的备用电源，因此，增设了一条直流电源，使得供电的可靠性得以有效增强。②调整控制逻辑，降低了该负荷特性的重要性，以尾闸不在全开位置作为尾闸下落的主要判断信号输入球阀关闭逻辑有着一定的风险，尾闸在下落路径上安装有码盘位置信号，下落期间会分别触动码盘报警及跳机信号，把码盘跳机信号改为“尾闸不在全开位置”信号，使得尾闸在出现下落异常的情况下发出关闭球阀指令的同时，也发出跳机指令，导叶也能同时关闭，因为导叶关闭速度比较快，球阀也可在静水中实现关闭，有效降低了因球阀在动水中关闭而损坏设备的可能，而且即便是尾闸在电源切换时出现短时间的失电，也不会出现故障。通过改进处理之后5年的时间里，该水力机械设备供电系统也没有再出现过类似的故障问题。 4结语

综上可知，在水电厂正常运行过程中，水力机械设备供电的可靠性时确保水电厂稳定供电的关键，因此，必须要重视和加强水力机械设备供电可靠性的分析，积极引进先进技术，对故障进行模拟研究，切实提高水力机械设备供电可靠性分析的准确性，为水电厂实现连续不断的供电奠定良好基础，推动地方水电事业实现快速稳健发展。

参考文献:

[1]陈刚, 王志勇. 亭子口水电站厂用供电可靠性分析[J]. 四川水利, 2013, 34(3):28-30.

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[3]王宝炯. 水电厂机械主设备可靠性管理技术研究综述[J]. 工程技术：全文版, 2016(10):164.