调速器系统异常情况的分析及处理

徐国华，朱　佳

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

调速器系统异常情况的分析及处理

徐国华，朱佳

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

调速器的主要作用是机组启停控制、频率调整、甩负荷后的转速控制和抽水工况下的机组效率优化。抽水蓄能机组工况转换的复杂性要求调速器具有高可靠性，以保证机组长期、稳定的运行。通过对调速器系统多起事故的分析，明确了故障发生的原因以及设备存在的固有缺陷，并针对问题和设备的实际情况采取了相应的措施，也积累了宝贵的经验。

抽水蓄能电厂；调速器；故障

1　概述

某抽水蓄能电厂共有四台300MW机组和四台360MVA主变，机端电压18 kV，机组和主变采用联合单元接线，主变高压侧额定电压520 kV，500 kV系统采用内桥接线方式，正常运行方式为500 kV桥开关在合闸位置，500 kV系统合环运行。

调速器的主要作用是机组启停控制、频率调整、甩负荷后的转速控制和抽水工况下的机组效率优化[1]，主要由电气部分和机械液压部分等组成。电气部分采用奥地利安德里茨公司的SATTC1703XL系列产品，它由电源模块、CPU模块、输入输出模块以及总线模块等组成，CPU模块采用冗余配置；液压操作系统由主油阀、比例阀、紧急停机电磁阀、主配压阀、导叶接力器、机械过速保护装置等部分组成；油压系统由三台压油泵、集油槽、集油槽油冷却装置、压油罐、压油罐补气装置、漏油泵、漏油箱等组成。自机组投产以来，调速器系统总体运行良好，但也出现过一些问题，在此做一归纳和总结。

2　相关设备出现问题的分析及处理

2.1控制系统及通讯系统

（1）投产初期，调速器控制油路失压信号频繁抖动，周期约为3ms，造成机组LCU采集模块缓冲区溢出，从而发模块故障信号。将4台机组的调速器控制油路失压信号加50ms滤波后，类似问题没有再出现。

（2）调速器具有转速调节、开度调节、功率调节等调节方式[2]。机组发电开机并网后曾出现过开度调节模式不能自动切换至功率调节模式的现象，上位机显示调速器为脉冲调节模式，手动给命令也不能正常切换至功率调节模式，后现场手动增加导叶开度以维持机组发电出力符合标准。机组顺控逻辑图如图1。

查看图1发现在机组发电并网开关合闸后，顺控逻辑会发出GB_GOV_POW_62的信号，从而图2中各项条件满足，输出通讯信号OBN_GOV_POW命令给调速器，经分析出现上述异常情况的原因是由于机组LCU和调速器之间的通讯存在问题，导致调速器并未收到机组顺控输出的功率调节模式命令，从而导致了图3中调速器脉冲调节模式条件满足，调速器调节模式切换至脉冲调节模式。在脉冲调节模式时，是由监控系统根据功率设定值和功率反馈值发出导叶开度增减命令进行调节的。由于当机组进入脉冲调节模式时，机组的功率设定值的势能脉冲已经消失，导致机组LCU未能按功率设定值进行功率调节，所以只能通过运行人员在调速器控制盘上手动增减导叶开度进行调节。机组停机后，重启调速器后恢复正常。类似的问题有可能还会出现，所以应定期对机组与调速器的通讯进行检查，监盘人员也应加强监视。

（3）2号机发电开机，步序执行至S6-1时，上位机发调速器PE00.TM5模块故障和调速器Ⅰ型故障，2号机事故停机。原因是2号机调速器PE00总线上DI6100模块故障，将其更换后，水轮机开机试验正常。

2.2压油罐相关设备

（1）调速器压油罐油位整定值高1为1115mm，高2为1 130mm。曾经出现过压油罐油位上位机显示为1 186mm，但高1、高2报警灯却都未亮的情况。现场检查压油罐实际油位正常，后打开压油罐排油阀排一小部分油后上位机油位显示正常。分析原因可能是油位变送器+MX16-CL001遇潮或者遇有杂质导致传送误差，进而导致上位机模拟量跟现场实际油位不符。尽管送上位机的模拟量不会引起跳机，但上位机无法正确判断压油罐的油位增加了监盘难度。

（2）某次，监盘发现上位机有3号机调速器压力油罐油位高1和油位高2报警信号，油罐油位模拟量显示为1 168mm，油罐压力显示为58.9 bar。现场检查压力油罐油位也确实偏高，补气阀没有能够按照逻辑自动打开为压力油罐补气，后经手动调整，油罐油位恢复正常。

分析其原因：如图4所示，当调速器压力油罐油位达到高1（1 115mm）或高2（1 130mm）时，补气阀自动打开为油罐补气，通过油位低、油压高或者补气超时（120 s）等信号去复归。但在自动补气阀动作一次补气后，只有油位低信号动作后，补气阀才能再次在油位高的时候动作自动补气。通过查看历史事件列表发现，在补气阀上次自动动作补气后，没有发过压力油罐的油位低信号，所以虽然这次有油位高报警信号，补气阀也不能自动补气。

2.3压油泵

（1）4号机调速器系统2号油泵曾出现过启动超时的情况，当时机组正由抽水调相转抽水，上位机发“4号机调速器系统2号油泵启动超时，4号机流程报警”信号，信号可以复归，现场检查发现2号油泵在运行而上位机显示在停机，后手动将其停止。

调速器2号油泵的正常启停是由压力油罐压力控制的，从图5可知2号油泵根据命令启动后其运行状态通过软启和继电器MC01-K0301送至图6中的AA0000（CP-4000）模块，然后通过2号油泵的空载泄压控制阀去控制其空载泄压阀关闭，压力油泵打上来的油经逆止阀流向主油阀。在上述的异常情况中，2号油泵现场检查是在运行状态，说明启泵回路包括继电器都是正常的，而上位机显示油泵在停机，说明2号油泵的运行状态并没有被正确反映，原因是图6中的继电器MC01-K0301损坏引起上述异常，将其更换后，2号油泵启动正常。但有一点应引起重视：上位机虽然显示油泵在停机，而实际却在运行，就有可能会出现泵长时间在空载运行状态，所以应尽快去现场检查确认。

（2）1号机调速器系统1号油泵(循环泵)也曾出现过启动超时的情况,现场检查为其电源开关跳开,手动合上后运行正常。此外，还曾出现过机组调速器油系统油泵旁路过滤器堵塞的异常情况。

2.4漏油泵

（1）当机组运行时调速器主油阀一直在打开，同时随着水头的变化，调速器会一直自动调整导叶开度，从而导致有大量的油漏至调速器漏油箱，当漏油箱油位高时会启动漏油泵将油打回集油槽。经过比较，个别机组漏油泵启停次数明显比其它机组频繁，具体见表1。

以上数据为大致统计，但已能说明问题。从中可以看出调速器漏油泵启动间隔最长和最短的分别是3号机（大约是24min）和1号机（大约是8min），启动时间最长和最短的也分别是3号机（大约是5min）和1号机（大约是2min），2号机和4号机则差不多。理论上讲，4台机调速器性能一致，其漏油速率也大多一致，同时漏油箱的体积也一致，各台漏油泵的启动间隔和启动时间也应该一致。分析原因，出现上述偏差最大的可能是各台调速器漏油箱油位高和油位低浮子的整定值偏差较大。经调整调速器漏油箱油位高和油位低的浮子后，漏油泵的启动间隔和启动时间趋于一致。

（2）1号机调速器漏油泵曾出现过停机失败的情况，上位机频繁发其停机失败信号，但现场检查漏油泵实际已停止运行,漏油箱油位也正常,后信号自动恢复正常,但漏油泵显示在“中间态”。经检查，是由于其接触器辅助接点损坏引起上述异常现象,更换后，试验正常。

（3）某次，上位机发“4号机水机现地控制盘直流故障”信号，现场检=04U+MC01—F0007(直流220 V控制电源)跳开，合上后再次跳开，经检查原因为并于调速器漏油泵接触器K0106的一只二极管烧坏，更换后正常。

2.5接力器相关设备

（1）上位机发“4号机调速器集油槽油位低”报警信号，现场检查4号机调速器集油槽油位下降很快，立即去水车室查看，到处是积油，明显有喷过油的痕迹，经过仔细检查发现连接调速器接力器锁定退出腔到投退接力器锁定的电磁阀=04U+MX25-AA001的小油管的接头脱开，导致往外流油。

（2）2号机调速器接力器管路也曾出现过漏油，原因是由于2号机调速器接力器进油管螺栓松动引起密封圈损坏，更换密封圈后试验正常。此外，还曾出现过2号机调速器漏油箱油管接头松动导致渗油和2号机调速器系统机械过速保护装置进油管连接头渗油的异常情况。

（3）正常情况下机组开机在1S-1步序会退出调速器锁定，但在某次开机过程中出现机组调速器锁定未正常退出的情况，机组转停机时锁定投入信号则正常，多次开机试验锁定退出投入均正常。分析其原因：如图7所示，导叶锁定投退分别有4副位置接点，4副位置接点采取串联的形式向外送出投入或退出的信号。只要其中任何一副位置接点不正确就会导致投退信号异常。初步判断为风洞内冷却水管漏水渗漏至水车室，由于第二副退出位置接点引出线朝上，水顺着引出线进入位置接点内部，导致其接触电阻明显大于其它几副，后将其更换后开停机试验正常。

2.6未彻底解决的问题

（1）3号机拖1号机时,因S4B—5超时造成1号机抽水调相开机不成功,原因为同期并网期间3号机调速器的导叶开度接近导叶开限,机组频率不能达到并网条件。需要调速器厂家修改逻辑程序才能解决该问题,在程序更新之前需按下列方案操作:

1）在低水头发电工况、BTB拖动工况开机时，请运维人员到相应机组GT01盘监视导叶开度和导叶开限；

2）当机组转速达到90%以上，如导叶开度接近或等于导叶开限时，请运维人员将调速器控制把手GT01—S0020放“LOCAL”位置，操作导叶开限增加按钮GT01—S0001，将导叶开限增加2%；

3）将调速器控制把手GT01—S0020放“REMOTE”位置。

（2）3号机由于“发电转向”信号抖动，经常在发电开机并网后上位机瞬发“3号机LCU机组状态不在稳态或转换过程中”报警信号。此外，3号机还经常发调速器Ⅱ型故障（非紧急）信号，一般20 s此信号就可以复归。由于目前这些问题仍未彻底解决，所以应引起重视，加强监视。

3　结论

抽水蓄能电站在电网中承担调峰、填谷、调频、调相以及事故备用任务，正发挥着越来越重要的作用[3]。抽水蓄能机组与常规水轮发电机组相比，主要区别是稳定运行工况多，工况转换复杂，而且转换操作频繁，对于参与日调节的机组，每天至少要启停一次，有时需要启停多次，并且对于各种工况的转换时间也有严格的要求。这就要求调速器能够根据外部的众多开关和模拟量，对当前所处工况作出准确判断、并发出正确控制命令[4]。因此，作为关键控制设备，调速器能否稳定运行对于抽水蓄能电厂以及整个电网都有着极为重要的意义[5]。基于对调速器系统多起故障的原因分析和设备的实际情况采取的措施取得了预期的效果，也积累了相关经验。

[1]高宗英，朱剑明.调速器的工作原理[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]张云峰，蔡卫江.抽水蓄能机组调速器的改造[J].水电厂自动化，2001(4).

[3]梅祖彦.抽水蓄能发电技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4]马劲松，邬廷军.抽水蓄能机组调节器的设计[J].东方电机，1998(1).

[5]魏守平.数字式电液调速器的微机调节器[J].水电自动化与大坝监测，2003(3).

徐国华（1982-），男，工程师，从事抽水蓄能电厂运行维护工作。

TK730.4+1

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1672-5387（2015）11-0051-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.018

2015-07-31