水电站调速器概述及故障处理

电站调速器概述及故障处理

2.2.1主要参数

（1）导水叶接力器全开、全关时间全关时间3~20s全开时间3~20s

（2）空载和负载时调整时间参数比例系数K ：0.5~20积分系数K ：0.05~10

微分系数K ：0~5永态转差系数bp：0~10%2.

2.2 技术性能

调速器技术性能符合国家“水轮机调速器及油压装置技术条

件”GB/T9652.1-1997 的要求，主要性能指标如下：

转速死区i＜0.04%

桨叶随动系统不准确度i＜1.0%

导叶静态特性曲线非线性度＜3%甩10%~15%

负荷时，导叶接力器不动时间tq＜0.2s

机组自动空载频率摆动值Δf＜±0.15%（相当于≤±0.15Hz）

备用电源切换、手自动切换时导水叶开度变化＜±1%

机组带稳定负荷运行时，导叶波动＜±1%

调速器抗油污能力：滤油精度＜100μm

机组频率信号电压正常工作范围：0.2～130V，正常测频范围：5～100Hz

电网频率信号电压正常工作范围：0.2～130V，正常测频范围：45～55Hz

2.3 调速器的主要特点

（1）调速器采用了块式直连型机械液压系统，主配为加工件，机械液压部分用全液压集成块结构，技术先进，可靠性高。

（2）由交流伺服电机和滚珠螺旋副组成的电-机转换环节，具有不用油、断电自保持、免维护、可靠性极高等特点。

（3）采用了可编程控制器作为硬件主体，使整机平均无故障运行时间提高到MTBT≥15000h。

（4）调速器具有多种运行模式，如频率调节、开度调节、水位控制和功率调节等，能适应不同运行工况的要求。

（5）同时设有机械开度限制和电气开度限制，操作灵活，运行可靠。

（6）频率（转速）的测量由PLC 实现，外围电路简单，提高了整机的抗干扰能力及可靠性。

（7）频率调节模式采用PID 调节规律，开度和功率调节模式采用PI 调节规律。（8）具有与上位机的通信接口(RS-232C)，便于实现电站计算机控制。

2.4 微机调节器的调节特性

（1）频率偏差环节

频率死区特性，见图1。频率死区单边值E，显然，当E=0 时，△f=△f′。

图1 频率死区特性

其中，FJ 为与机组频率fJ 成比例的数字信号；FW为与电网频率fW成比例的频率给定数字信号；FG 为与机组频率和电网频率同一比例关系的频率给定数字信号；

（2）PID 调节特性，见图2。

记录PID 特性时，微机调节器输出换算成相对值，y：0～100%。

（3）微机调节器的静特性，见图3。

（4）开机特性，见图4。

① 在停机等待状态时，接到开机令调速器即将导叶开启至第一开机开度

yKJ1(图中b 点)

② 机组频率>45Hz，调速器即将导叶关闭至第二开机开度yKJ2(图中d 点)并投入PID，转入空载工况。

图2 PID特性

图3 调速器静特性

图4 开机特性

图5 停机特性

（5）停机特性，见图5。

① 接到停机令后，导叶即由当时开度以第一停机速度将导叶关闭。

② 当导叶关闭至30%开度时，再以第二停机速度将导叶关闭至全关位置，同时转入“停”。

2.5 运行状态转换

调速器运行状态的转换见图6。

图6 调速器运行状态转换

2.6 电气操作介绍

2.6.1上电检查

合上交流、直流电源开关，上电后，如果机频<45Hz，且导叶开度<6%，则调速器进入停机等待状态，导叶关到零。

如果机频≥45Hz，且导叶开度≥6%，油开关未投，则调速器进入空载状态，有电网频率信号则机组频率跟踪电网频率，无电网频率信号则机组频率跟踪给定频率。

如果机频≥45Hz，且导叶开度≥6%，油开关合，则调速器进入负载状态，调速器进入开度调节模式。

2.6.2停机备用

当机组处于停机备用工况时，微机调节器应合上交直流电源，并处于自动工况，机械液压系统应接通额定压力油。

2.6.3开机

调速器在停机备用状态，频率调节模式。当接到开机令时，机组进入开机过程。另外：（1）调速器与机组进入空载时，有网频信号的情况下，机频自动跟踪网频，具有精度高，PID 调节精确，不接收外部手动操作，可使机组快速、平稳地同期并网，这也是该调速器的最大优点之一。

（2）如果特殊情况下，没有网频输入，调速器自动解除网频跟踪，并转而跟踪内部频率给定，频率给定值可以修改。

（3）在自动开机过程中，如果机频因故障消失，调速器将自动发出机频故障显示并报警。第二段开机25s 后如机频还不能恢复则自动停机。

2.6.4并网

当机组油开关合上后，调速器处于负载状态，进入开度调节模式。

并网后，当“参数修改”画面中选择了模式手动时，调节模式可以在频率模式、开度模式、功率模式之间通过机组状态进行切换。

注意：空载状态下只能是频率模式。

另外：（1）并网后如调度中心要求机组担任调频任务，则调速器必须处于频率调节模式。

（2）如果调度中心要求机组担任额定负荷调节，则调速器可处于功率调节或开

度调节模式下运行。

（3）并网后油开关信号必须接触可靠。三种调节模式间的转换关系见图7。

图7 三种调节模式间的转换关系

2.6.5停机

当调速器接到停机令后，导叶在电气两段关闭方式下关至零，调速器回到停机等待状态。

2.7 一般故障处理

（1）机频故障

原因：信号线断开，隔离变压器损坏。

现象：机组频率显示无数值，指示机频故障，调速器维持原位不动。

处理步骤：

①首先将调速器切到机械手动运行（如有可能应停机）。

②信号消失或断线：根据原理图，从测频模块到PT 逐步查找故障点。

③排除故障后，调速器一切正常才可以切到自动运行。

（2）网频故障

原因：信号线断开，隔离变压器损坏。

现象：指示网频故障，调速器维持原位不动。

处理步骤同机频率故障。

（3）功率反馈故障

原因：反馈线断；在功率模式下，增减负荷过快；开限未打开；功率变送器损坏。现象：指示功率反馈故障；调速器从“功率模式”自动切换到“开度模式”，发报警信号。

处理步骤：

①检查功率变送器与信号线。

②若是增减过快，可减慢增减负荷速度，或者与厂家联系，修改相应程序。（4）导叶反馈故障

原因：①位移传感器反馈断线或损坏

②反馈电位器反馈断线或损坏

③“开度模式”增减开度给定过快

④开限没有打开

现象：指示导叶反馈故障；发报警信号。

处理：根据不同的故障原因，可采取：

1)打开电气开限。

2)减慢开度给定速度，或与厂家联系，修改相应程序。

3)若位移传感器故障，修复或更新后应调整零点与满度。零点与满度的调整方法将在后面介绍。

4)若反馈电位器故障，应换掉电位器，并重新安装与调整。

（5）导叶突然全开

现象：指示导叶反馈故障，导叶开度表无指示，平衡表指向最大。

处理：检查外接线端子看导叶反馈输入是否有反馈电压：如果没有反馈电压，则说明反馈断线，应检查导叶反馈装置中的插头是否松动，W1 和W2 是否开路或损坏。

2.8 导叶反馈的零点调整和满度调整

在运行过程中因检修的需要或者意外事故，如发现导叶反馈零点和满度输出不