冲击式水轮发电机组在孤网运行下的异常与对策

1、冲击式水轮发电机组在孤网运行下的异常与对策 前言电站经过参建各方 年多的共同努力，克服了各种，目前已投产发电。由于孤网运行的特点，自然、社会、电网环境的不同，给建设、施工和运行提出了更高的要求。按照公司的部署，为保证投产发电后的设备和系统安全稳定运行，结合系统结构特点，本文初步分析了电站冲击式水轮发电机组在孤网下运行的可能异常情况，提出了相应的对策和处理方法。 系统概况电站装机 3=，保证出力 3=，多年平均发电量 亿 Q= N，为江以上流域水力资源开发的施工电源。近期分别通过 Q 线路，为下级水电站提供施工电源。水库正常 万S ，调节 万S 。单机额定流量 S Y，发电出力根据施工用电需要确

2、定，按水库来水进行日调节。预计 年 月 年 月最大负荷为 3= 3=，最小负荷为 3=。系统主要负荷为施工动力机械，随机性启停，初期基本负荷较小，峰谷差较大，负荷变化率很大，功率因数较低。 异常运行与对策 频率异常按照电站投运前期负荷水平，只能单机孤网运行。调速器以空载稳定为主要调节， 故参数的整定以空载稳定为主，因此调速器只需要在空载时整定调频的参数；机组出口开关合闸后，投入一次调频开关，则自动转入一次参数，此时适当加大比例系数和积分系数；当机组并网后，机组频率值低于 . 或超过 时，调速器自动转入小网的参数，即孤网参数。由于孤网运行系统频率完全由机组频率决定，而机组频率额定频率 . 运行，

3、因此，只要调速器系统工作正常，除系统负荷大于机组可调出力的特殊情况外，一般不会出现机组频率长时间偏离于额定值的运行工况。如果出现长时间过负荷引起低频率运行工况，按 过负荷处理。机组低频异常运行处理。主要应注意：转子过励磁及定子过负荷引起的铁芯，以及厂用电出力下降、通风量下降所带来的对机组冷却系统的可能影响，必要时可调整增加技术供水压力及供水量。至于冲击负荷引起的频率瞬时波动，见第 点分析及应对措施。电站最突出的频率问题是突然甩负荷。由于输水系统长 QS，最大水头 S，未设置调压井，调保安全要求极高，喷针的动作速度被严格限制。如果按机组额定运行工况下甩 负荷，转速上升 计，频率上升 .，将直接导

4、致折向器关闭（ . 动作）， 9 后机组失去原动力，频率下降达 . 时折向器又打开，如此反复震荡。但由于机组惯性及折向器有 9 的动作过程，实际频率波动范围将更大，很可能引起频率保护动作切机，全厂失去厂用电。很显然，正常运行中任意一条 Q 送出线路的突然跳闸，都可能出现这种。针对以上特点，应加强运行值班的事故预想和黑启动操作演练，以保证事故情况下的正确处理和恢复正常运行方式的操作速度，提高电网供电保障水平。电压异常电站投运初期，由于 Q 变还配有 QX 补偿电容器 台，应该说受电侧的电压调节能力是完全能满足运行要求的。长线路空载或轻载运行造成末端电压“翘尾”限时，可退出 Q 侧补偿电容，也可采

5、取适当降低供电侧电压、改变受电侧有载调压开关位置等措施，尽可能保证整个系统各节点电压在正常范围。个别施工点如电压过低，属低压线路过长、导线截面太小或负载超限原因，可启动原有柴油发电机组进行补偿调节。也可局部线路升级改造，如加大导线截面，提高末端输电线路电压等级等。电站侧的的电压调节在正常设计范围内应无问题，情况下可采取适度进相运行或无功满载运行措施。长期偏高或偏低时应调节主变分接头位置。针对小网运行方式特点，励磁调节器的限值整定参数，可建议厂家进行优化。调节参数、699 稳定参数及有关远期如果下级电站开始施工， Q 送出线路长达 QS，如果输送总功率接近稳定极限时，尽管变电站可以通过有载调压进

6、行电压调节，但发电侧的电压调节难度加大，可能按电压上限运行仍不能保证系统各节点的正常电压。此前如果与 Q 联网，问题将可以忽略。当然，引起电压异常的根本原因还是频率异常，并主要表现在系统事故、机组甩负荷、大功率负载突变的暂态过程，对用户及电站设备的危害将更加直接。频率异常主导电压异常，突出表现在低频率和低电压运行，将引起系统稳定极限下降，严重时会导致系统振荡和冲击负荷除系统事故、线路突然跳闸甩负荷外，电，应加以重点防治。冲击负荷（尤其是大功率电全电压、全负载启动）是造成小网运方下频率波动、功率振荡的主要原因。当机组轻载运行时，比如 负荷下，一台 Q= 的电启动将会带来机组出力 的阶跃，而冲击式

7、机组由于喷针动作缓慢的特点，功率调节跟不上负荷变化，频率波动不可避免。因此，应要求各施工避免大功率电全压、全负载启动，更不能同时多台大功率电启动。有条件时应采用降压启动、分步启动（间歇启动）、逐步投入负载的安全措施。也可预先通知运行，采取适度增加机组出力，人工手动干预帮助的措施。但更为关键的是调速器协联调节方式及调节参数设置。由于本调速器无协联调节，当负荷较大，并且负荷突变频繁，经常大幅度变化时，可采取闭锁喷针的切换，全部喷嘴开启到某一较大的开度，将小网的调节参数选择使被控机组的频率控制在 . 以内；将折向器动作频率设置在 .以外，避免正常的负荷波动引起折向器保护性关闭，使机组周期性失去原动力

8、，引起频率更大幅度波动，导致频率保护动作或励磁系统低频限制动作切机，系统低负荷并失去厂用电。如前述，电站投运初期，各施工点负荷有限，供大于求，机组一直处于发电受限状态。当小网的最大负荷 单台机组额定出力时，应特别注意 喷针开度（总开度 计）附近的喷针切换带来的频率波动。此开度调速器程序中自动进行双喷 四喷切换，应闭锁喷针的切换，避免由于喷针的切换引起负荷的波动，导致小网运行不稳定；将喷针的最大开度进行限制，小网的调节参数选择应该使被控机组的频率控制在 以内。当小网的负荷 机组额定出力时，机组进入限制运行区域，应加强机组振动、摆度和轴承的监测，异常时应退出机组运行，启动柴油机接带厂用电，各施工点

9、自行启动柴油机发电。根据流域施工负荷，这种运行工况时间不长，主要出现在 Q 出线跳闸，机组带厂用电及营地用电期间。过负荷预计 年 月出现最大施工用电负荷，但仍小于电站机组可调出力。如果到时仍未能与国内联网，或出现用电负荷时，可利用水库的调节干旱气候，入库发电出力小于施工加大发电出力，满足施工用电需要。如果水库水位已消落到位，机组出力仍负荷需要时，可采取柴油发电机组并网运行，次要负荷拉闸限电，错峰用电等措施。必要时可退出电站、变电站的部分空载主变运行，减少变损，最大限度满足施工用电需要。发电机长时间过负荷运行。三相负荷不平衡三相负荷不平衡将引起机组振动和转子表面发热，严重时负序电流保护发信或动作

10、跳闸。一般不允许负序电流超过额定值的 。由于施工负荷主要为三相电，日常生活办公用电负荷也是三相均衡配置，故正常情况下不会出现三相负荷不平衡超过值。当确认送出线路单相断线，保护拒动，机组强烈振动时，应立即紧急停机。短路计算与保护整定问题短路电流计算大方式应当为三台机发电，但初期孤网运行方式下，实际上又没有这种运行方式；小方式为一台机发电，但不能带额定负荷，会出现长时间低负荷运行工况。大、小方式下的系统计算参数相差悬殊；低功率因数负载、空载长线路电容影响、补偿电容作用、有载调压主变动作，都会使发电机实际运行电势较大偏离计算空载电势，这些特殊情况，都给传统的继电保护整定计算带来了困扰，会影响到保护动

11、作的可靠性和灵敏度。如元件的速断保护按大方式躲过区外短路电流整定，按小方式区内两相短路的最小短路电流校核灵敏度，可能要求。过电流保护按躲过最大负荷电流整定，一般按元件额定电流代替，是相邻元件的后备保护，但小方式相邻区外两相短路可能会启动不了保护，远方短路甚至难以启动过负荷信号，后备保护就。如果按实际负荷电流整定，负荷电流又变化太大，取值过小，又会使保护选择性配合。这就需要设计和整定计算进行评估，充分考虑这些实际。出现保护整定时，可先按两台机作为大方式计算短路电流；过电流、过负荷保护按实际最大负荷整定，当负荷阶段性增加后再重新整定，可能会更切合实际一些。当然，其它如差动、距离、光差以及非电量等与

12、运方无直接关联的保护还是能保证其动作可靠性与灵敏度的。 其它组织与技术措施优化调度孤网运行优化调度应以安全稳定为前提，保证电能质量为目的，不断探索和提高调度自动化运行管理水平。这是一个包含水库调度、发电调度、电网调度的系统调度工程，需要各个工作环节的协调配合与专业管理。原则上是调度，分级管理，分段运行与主备衔接。具体的调度方案，需在不同的施工安装阶段结合不同运行设备的性能特点来进行，并积累运行经验，加以调整完善。孤网运行方式下的人工调度，主要是调度必须熟悉系统结构特点和潮流分布，在设备停送电或切换操作时，严格执行稳定为先、扰动最小的原则，避免负载大幅波动或线路输送功率超过稳定极限。送电时从电源

13、到负载开关依次顺序合闸， Q 配电线路逐条送电；停电时相反。 Q 与大网联络后，解并列点的操作必须将负荷电流调到接近零后进行，避免小网电力失衡引起功率振荡或频率大幅波动。 柴油机配置厂房和坝区的柴油机按设计配制分别为 B Q=，可满足事故情况下的厂用负载和启闭要求。但应加强运行管理，按油料，定期试启动，保证随时能投入正常运行。 黑启动立式冲击式水轮发电机组只要调速器压油装置保持一定的压力 直流系统能维持一定的电压 就具备了黑启动的基本条件。因此，当全部失去厂用电时，首先应采取措施保持油压（如关闭压油灌出口主阀），减轻直流系统负载（如切除部分事故照明、关闭显示器电源），为黑启动成功创造条件。如果黑启动不成功，或失去厂用