大泽溪水电站机调速器技术改造和选型

大泽溪水电站机调速器技术改造和选型

闽东电力股份有限公司宁德发电分公司王剑瑜

一、概况：

大泽溪水电站投产于1973年，#1水轮发电机容量为6000KW，调速器采用CT－40型，该调速器是1971年9月份出产，由于设备年久老化，又是水电部明令禁用设备，经过28年的运行，各项技术性能均达不到要求，且油压装置耐压指标都超出疲劳极限程度。

二、CT－40调速器存在缺陷

CT－40调速器的最大缺点就是暂态转差比太小，其最大整定范围在0~20%。因此该调速器在很多电站的运行中，普遍存在着稳定性差。然而较多电站为了加大bt值以达到提高运行的稳定性采用很多办法和措施，但都收效甚微。

而且CT－40调速器的缓冲时间常数T d明显偏小，TU值的过小，直接影响运行的稳定性，并且在运行调节过程中振荡次数会增加。

b t值与Td值的选用是水电站水头H流量Q引系统∑LV和水轮机出力N,转速n 飞轮惯量GD²来选用调速器型号的:

如大泽水电站的工作水头H=165m

流量Q=4.7m³/秒

引水系统长L=320 (压力管道长度)

水流量速度V=4.16米/秒

根据长式TW=ΣLV/Hg=320×4.16/165×9.18=0.88(S)

飞轮直径D＝1.6 m, 转轮直径n＝750转/分

飞轮重量G＝5t

根据公式Ta=GD²˙n²/365N=5×1.6²×750²/365×6000=3.28

Td=5TW=4.4

bt=2.5TW/Ta=0.68=67%

由计算数据得出结论，# 1水轮发电机需要选择暂态转差值bt＝67%的调速器，而且CT－40调速器bt的调节范围只有0~20%与运行工况所需求的67%数值相差过大，因此，对大泽溪水电站机＃1机组调速器的进行更换的技术改造是很有必要的。于是在1998年就进行了动技术改造。

三、选择HFYDT－1800型电液调速器替换CT－40型机械调速器

HFYDT－1800型电液调速器自问世以来，其各项技术指标和性能都达到了国内先进水平，它不仅具备了高性能的动态品质，而且暂态转差 bt值可在（0－100%）范围内调节，其优越的动态品质主要是靠主接力器的反馈信号，输入综合放大器利用断路器的辅助接点构成空载、负载、自动切换电路。RC微分电路，电压跟随器和反相放大器四部分组成。

ND1、ND2、ND3元件构成暂态转差系统，自动切换过程中，来自于主接力器位移传感器的输入信号，由集成运放ND1整流，反相输入信号由ND2整流，两路信号分别由RPD3分别经集成运放ND3反相，电路ND4、ND5及开关。电容等其它元件组成微分电路，将集成运放ND3送来的信号进行微分，其微分时间常（即暂态时间常数Td），由开关和电容器的不同组合进行整定：整定范围0－21.5（S），其 dt输出幅值｛即暂态转差系数 bt为0－100%｝。

众所周知，电能的质量指标頻率和电压，当頻率波动过大对工业生产如纺织。造纸等将影响其产品质量，对广播电视、家用电器也极为不利，一台具备了高性能的动态品质的调速器、对电网质量、机组的正常操作、可靠运行、经济运行将起到至关重要作用。

那么，调速器的动态品质的标准有如下：

（1）调节时间TP

从转速发生扰动起至转速摆动恢复到不超过规定值为止，所经过的时间称为调节时间TP，中型调速器的转速摆动规定Δt＝0.3%，空载扰动时间调节TP＜18TW甩100%负荷时TP＜30%TW，

（2）超调量δ要求＜30%

（3）超调次数m在调节时间TP为m=1/2(m1+m2)<2次，由此可知：调速器的动态品质标准主要取决于调节器调节时间TP和超调量δ以及调节次数m 。

调速器最佳的动态品质标准是，调节过程中超调量要小，调节时间短，超调次数

少，但这三项技术指标是相互矛盾的。如果为了改善动态品质将调节时间缩短，那么无形中就放大了超调量，若将超调量减少，那么又促使调节时间增长和超调次数m增加。

选择HFYDT－1800系列电液调速器就能使这个矛盾得到解决，它完成这项任务主要是由电调内部的加速电路承担,其工作原理如图（2）所示。它是由集成运放NB4、电容CB6~CB9及电阻RB16等组成，其作用是利用RC充放电微分电路具有超前的、固有的特性来反映机组转速变化的方向和大小，能及时进行调节，以提高调速器的速动性，减少超调量。时间常数Tn´、是由开关SB2－2和SB2－5的组合进行整定的。且Tn´与机组加速时间常数Tn有下列关系。Tn＝（1＋K）Tn´，当K＝RF7/RF8=4时，( RF7和RF8是信号综合放大器的输入电阻)，则：Tn＝（1＋4）Tn´＝5 Tn´＝5RC。因此微分电路具有超前的、固有的特性来反映机组转速变化的方向和大小、及时进行调节。因而，具备了改善调节品质，提高调速器的速动性，减小超调量。

当 Tn=0时，机组转速的调节过程和Tn=0时，调节器调节过程中的变化曲线

四、HFYDT－1800电液调速器空载扰动试验方法及状况

首先选定机组在空载工况下运行时，对调速器进行升高转速和降低转速法作上扰动试验和下扰动试验。其扰动值为额定转速的＋8%，在进行空载扰动试验前，根据调节系统的具体情况，先拟定调节参数（bp.bt.Ta）的组合。

(1)在作上扰动试验时，将頻给调至52HZ，然后用开度限制机构关闭导叶，使机组转速下降至96%的额定转速即48 HZ，扰动量为8%，这时将开度限制机构突增至最大，测得扰动数据并作曲线图

(2)在作下扰动试验时，将頻给调至48HZ，然后把调速器投入手动运行，这时手动打开开度限制机构使机组转速上升至104%的额定转速即52 HZ，这时将调速器由手动切换至自动运行，测得扰动数据并作曲线图

序号参数值扰动方向扰动n1前转速扰动n2后转速扰动量

Δn=n1-n2 转速变化超调量δ＝Δn1/Δn2 (%) 超调次数m 调节时间

Tp(s) 转速摆动值Δ%