惠州市白盆珠水库电厂增效扩容改造工程探究

惠州市白盆珠水库工程管理局 刘苏程

针对水电站项目建设而言，为满足稳定运行的要求并发挥水力发电的功能，落实好电气设备的有效安装就成为重中之重。如电气设备安装存在缺陷，就可能会对水电站的安全可靠运行产生影响，不仅会对水电站的预期功能带来影响，更会造成严重的安全隐患。所以在水电站建设中需落实对电气设备的规范安装，并能够促使其有效运行。除把握电气设备安装环节外还要考虑到后续调试管理，从而明确隐患和问题，满足既定的优化运行要求。

1 水电站电气设备安装质量的控制要素

水电站电气设备安装质量控制关键要素在于：保障安装施工方案及对应技术的准确性。只有保证技术的准确性才能让管理工作变得更加有效，从而奠定基础，落实水电站的质量控制。如安装方案与安装技术出现问题，就会对整体的电气设备安装质量带来一定的影响，从而出现返工的问题，影响整体建设进度；注重电气设备材料采购质量控制。针对水电站电气设备所使用材料而言，它本身是质量控制的关键所在。在实际的安装环节，基于电气设备的技术标准要求与操作适用范围，在落实成本控制的前提下合理实施电气设备与材料的选择，以此来满足质量的控制；合理构建质量保障体系。为实现水电站电气设备安装管理与运行质量的提升，就需通过质量保障体系实现电气设备安装与调试管理工作的落实，以此来确保各项工作、各个环节都有序开展。所以重点关注质量的控制要素，才能为后续掌握安装要点提供明确的方向[1]。

2 水电站电气设备安装及调试管理实例分析

针对水电站电气设备安装与调试管理，在了解工程基本概况的基础上做好设备安装质量控制分析，再搭配上调试管理技术的应用，实现对水电站电气设备安装与调试管理的基本分析与探讨。

2.1 工程概况

地理位置及对外交通。白盆珠水利枢纽工程位于东江支流西枝江上游的惠东县白盆珠境内，下距白盆珠镇约1.5km，距惠东县城约37km。坝址左岸有乡道与县道X212连接，县道X212直通省道S356；右岸也有乡道与省道S356连接，工程对外交通较为方便。

本次增效扩容改造工程主要任务：在不增加原有机组台数的基础上对白盆珠电厂的机电设备和配套设施进行更新改造，将电厂装机容量 由1×15000kW+1×12000kW改 造 扩 容 为2×15000kW。建设内容：更换2号机组水轮机及导水机构，整体更换2号机组发电机；同等级更换厂内桥式起重设备；原近区隔离变压器两台合并更换为一台S11-4000/10；更换两台厂用变压器、110kV隔离开关、10kV开关柜等；综合自动化系统、励磁系统、继电保护、二次接线、电源系统、图像监视系统等改造；更换进水口快速闸门启闭机、进水口事故检修闸门启闭机、尾水检修闸门启闭机；对主、副厂房进行粉刷及装修；改造1号水轮机组水导轴承、轴瓦、接力器；改造1号机组刹车装置；更新1号、2号机组调速器；更换1号、2号机组测温制动屏；新增一套微机五防系统及与供电部门联络通讯屏等。

2.2 设备安装质量控制

在进行该工程项目电气设备安装进程中需重点落实质量控制。工作实施如下：

在施工规划中做好电气设备安装的基本工作，能结合广东省惠州市白盆珠水库工程管理局电厂增效扩容改造工程初步设计报告和施工规程文件提出设备安装控制目标及质量控制目标。基于总体目标的要求分析，落实施工质量控制措施，避免质量隐患的出现，规避安全事故的发生；第二，在工程施工中，施工单位根据自身人员、机械、材料及其它施工资源科学、合理地做好各个分部工程的施工进度计划，加强现场各施工段间的衔接与配合，突出整个工程中关键线路上的施工项目及控制性工程的施工进度控制工作，我局基于防洪供水需要、惠州市三防办和东江流域管理局调度意见和电力部门负荷情况、现场气候因素和工程进展实际情况，对施工进度安排进行不断地调整和优化。

第三，构建质量保障体系。建设单位成立惠州市白盆珠水库电厂增效扩容领导小组和惠州市白盆珠水库电厂增效扩容现场管理小组，制订了《项目法人责任制度》、《工程建设管理规章制度》、《工程项目财务管理办法》、《工程部职责》、《办公室职责》、《安全职责》、《质检职责》、《工程验收程序》等规章制度；第四，保障资源配置合理性，能直接与合同规定的要求相互匹配起来。设备供应商能积极配合业主单位与监理单位，将材料设备的交货验收工作落实，以此来保障设备、材料质量满足要求。总承包方负责合同规定供货范围及机组改造工程设备的设计、制造、检验、出厂前试验、包装、发运、交货、现场安装、现场试验、试运行、培训活动及所有其它技术支持等工作，供货范围包括了设备、技术资料、专用工具、备品备件等。保证所有设备都有出厂资料和合格证。

第五，基于设计文件和本工程实际情况合理设置项目划分。本工程划分为1个单位工程、7个分部工程、123个单元工程。7个分部工程分别为：厂房建筑工程；水轮发电机组安装；水力机械辅助设备安装；计算机监控、微机保护及视频监控系统安装；金属结构及起重设备安装；升压站设备安装；电气设备安装。其中2#机组轴线调整安装等7个单元工程为关键部位单元工程。

2.3 调试管理技术的应用

惠州市白盆珠水库电厂2号水轮发电机组启动调试方案：

2.3.1 机组启动前检查及充水试验

水轮机部分检查、调速系统及其设备的检查、发电机部分检查、辅助设备检查、电气设备检查、电气一次设备检查、励磁系统检查、电气控制及保护回路检查。压力钢管充水：检查并确认2#机组进水口闸门启闭机及2#机组快速闸门操作电源正常。通过1#机组向流道内灌水，待2#机组尾水闸门平压后提起2#机组尾水闸门。操作2#机组快速闸门，将2#机组快速闸门提至充水位置，等待2#机组压力管道至导叶前段水压与进水口水压均压。充水过程中通过水利测量仪表盘压力及各机组各组合缝处情况，若有异常立即报告启动委员会并停止充水。

2.3.2 机组动态调试

机组空运转下调速器试验：手动开机。手动开启调速器开机，待机组空转稳定后，在调速器电气柜各环节检查正确后进行手动、自动调节试验；检查开、关机时间。如不符合要求则进行调整调速器进行手、自动运行切换试验；进行手动停机。操作和检查内容与第一次启停相同。

机组自动开、停机试验：启动前检查调速器应处于“自动”位置，功率给定于“空载”位置，频率给定于额定频率，调速器参数在空载最佳位置。水力机械保护投入。自动开机条件已具备。在机旁或中控室计算机上操作开、停机开关。检查下列各项：检查自动化元件能否正确操作，可编程自动化执行是否正确。记录自发出开机脉冲至机组转速到达额定转速的时间。观察接力器动作情况、记录行程值、摆动值和摆动次数。推力瓦及各轴瓦升温情况和温度。检查调速器动作情况。机组自动停机试验。按停机按钮使机组自动停机。记录自停机脉冲发出至转速降至制动加闸转速的时间。记录自动加闸至转速降为零的时间。检查转速继电器动作是否正确，调速器及自动化元件动作是否正确。检查自动闸解除及下落情况。

发电机定、转子及其绝缘检查：停机状态测量发电机定、转子绝缘电阻和吸收比。

水轮发电机组升压试验：发电机保护系统投入，励磁系统投入，辅助设备及信号回路电源投入，机组监控系统投入。自动开机，使机组处于空载状态，各轴瓦瓦温正常，运行正常。监视发电机振动及摆度正常，测量发电机PT二次侧残压及其相间电压的对称性应正常，相序正确；手动升压至50%Ue时检查下列内容：发电机及引出母线、发电机出口10.5kV断路器、励磁变压器等设备的带电情况。机组运行中各部分振动及摆度的变化情况。电压回路二次侧相序、相位和电压值的正确性，二次回路应无短路；继续升压至100%Ue时重复检查以上内容。在机组升压过程中检查低压和过电压保护动作的正确性情况，在100%Ue下测量发电机轴电压。将发电机电压降至最低，录制发电机空载特性曲线（发电机定子电压与励磁电流上升和下降的关系曲线）。将发电机励磁电流升至额定励磁电流，记录定子激磁对应的最大电压值，然后将定子电压调至1.3Ue，持续3分钟作定子线圈匝间耐压试验。分别在50%和100%Ue下跳开灭磁开关，检查灭磁装置灭磁情况。

发电机组空载下励磁调节系统的调整和试验：对励磁调节系统手动和自动状态下的起励进行检查，对手动起励时当电压升到100%Ue时起励磁装置工作应正常，自动起励定子电压升至70%Ue励磁装置工作正常。检查励磁调节系统的电压调整范围应符合设计要求。用示波器检查功率柜内整流桥可控硅输出波形，检查控制脉冲在时间轴上分布应均匀、大小变化一致，可控硅开通角一致，移相脉冲工作可靠、不掉相，调节过程中不突变。自动励磁调节装置应能在发电机空载额定电压Ue的70～110%范围内可连续平滑地调节。发电机空载额定转速下励磁调节装置手动控制单元的调节范围应在发电机额定电压Ue下的10～110%内可连续平滑地调节；录取带自动励磁调节系统的发电机电压一频率特性曲线，步骤如下：手动开机至空载额定转速。励磁在自动状态下起励、母线建压至Ue，可编程调速器转为手动运行。手动调节导叶开限调节发电机转速。记录频率在45～55Hz内的机端电压变化值（频率变0.5Hz机端电压变化值≦±0.25%Ue）绘制Ue—Hz特性曲线；进行逆变灭磁试验，检查逆变灭磁工作情况。

发电机组空载并列试验：确认同期回路的正确性（包括待并系统和系统的电压表、频率表及同步表，同步检查断路器的正确性）；手动模拟并列：将110kV系统电压经主变高压侧开关、主变压器引到10.5kV母线（发电机出口断路器处于断开状态，手车柜置于试验位置）。确认发电机断路器分合正常，重复检查发电机出口断路器手车柜在试验位置。机组空运转正常，投入励磁装置，使发电机母线建压至Ue。手动模拟同期操作：在开关合闸瞬间，同时检查接入的电压表显示回零、同步检查继电器接点闭合、同步表同时过同步点、断路器合闸正常。同期装置的工作正确后跳开发电机出口断路器，将出口断路器手车柜置于试验位置；自动模拟并列：在手动准同期试验结束后再进行自动准同期并列试验。

发电机组带负荷试验：水轮发电机组带负荷试验。同期回路工作正确，可做正式并列试验、带负荷试验。调节机端电压和频率使与系统一致，投入2#发电机出口开关506的同期回路，投入同期系统，精确调整电压和频率使一致，合上发电机出口开关，使本机并入系统。并网正常后逐步增加有功和无功，观察机组各检测点温度、振动、摆度，机组带负荷后的调速器运行稳定性，励磁系统的调节性能满足要求。

甩负荷试验：在机组带负荷各项设备和装置工作正常后，有功和无功负荷连续平滑调整并带负荷运行稳定后可进入甩负荷试验。甩负荷试验分四次进行，分别为25%、50%、75%、100%的额定有功负荷和按照0.8功率因素配置的无功负荷进行甩负荷试验。每次甩负荷试验分别记录调速器、励磁系统，主机各动态参数，主要参数为甩负荷时蜗壳水压上升值和机组升速率是否满足设计要求。记录调速器和励磁系统甩负荷时的调节参数。

水轮发电机组72h带负荷试运行：在所有试验结束后机组进入72小时连续试运行，所带负载为额定负载（当前水头下的最大负荷）。根据正式运行值班制度全面记录试运行所有有关参数，记录运行中设备出现的问题和缺陷，72小时结束后彻底检查机组并进行消缺。机组检查、消缺后进行机组移交验收，完成后机组投入商业运行。

综上，在电气设备实际安装进程中施工企业要加强质量控制，做好对应的管理。同时针对现有水电站电气设备质量保障体系的持续优化，落实电气设备安装与调试人员的技术培训工作，这样就有利于施工人员质量意识及技术水平的持续提升，能开展针对性的水电站电气设备安装调试施工技术方案的编写与落实，提供科学合理的技术，保障水电站的安全稳定运行。