水力发电厂常见问题分析及解决策略

水力发电厂常见问题分析及解决策略摘要：我国的水力发电备受瞩目，主要原因在于它不仅是高效的清洁能源，不会产生污染，同时还对节约能源十分有利，在水利和电力生产中都占据十分重要的地位。同时，水力发电水轮机组启动至建压，并网速度快，水力发电机组频率稳定，对电网的调峰、调压起着举足轻重的作用。不过，在水力发电自动化系统的应用过程中仍然会存在许多问题，本文将对水利发电系统中所存在的问题进行深入分析，并探讨其相关的解决策略。关键词：水力发电；自动化；综合系统自动化；励磁系统；调速器一、 水力发电在系统中所占份额及重要性截至2016年12月31日，全国全口径发电设备容量164575万千瓦。其中，水电33211万千瓦，占比20.18%；火电105388万千瓦，占比64.04%；核电3364万千瓦，占比2.04%；风电14864万千瓦，占比9.03%；太阳能装机容量7742万千瓦，占比4.7%。截至2016年12月31日，全国各类型发电年发电量统计：火电发电量为42886亿千瓦时；水电发电量11807亿千瓦时；核电发电量为2132亿千瓦时；风电发电量为2410亿千瓦时。根据中华人民共和国水力部2005年完成的第二次水利资源普查资料：全国水力资源理论蕴藏量10MW以上的河流共3886条，水力资源理论蕴藏量6.9亿kW；技术可开发量5.4亿kW，年发电量24740亿kWh；经济可开发量4亿kW，年发电量17534亿kWh。随着开发理念的加强、规划水平的提升，部分非经济开发水电资源，也逐渐具备了开发价值，然而水电总体装机量依然受资源限制，总量提升仍然有限。可见，水电作为清洁能源的发展空间及前景还是巨大的。二、 水力发电常见的故障类型及处理措施（一）计算机监控及控制系统的构成及其故障和处理LCU及其功能在整套系统中，现地控制单元（LCU）布置在机旁，其监控对象为水轮发电机组及基辅助设备，它向电厂级采集的各种数据和事件信息，并接受电厂级的命令对设备进行监控，同时又能脱离电厂级独立工作。它是整个监控系统中最基础的部分，它的设计合理与否，决定着整个系统是否可用、是否稳定、是否安全。从应用功能上来讲它具有以下几个基本功能：（1） 数据采集与处理通过LCU上的开入模块、模入模块、温度测量装置、电量监控装置、交流采集装置能完成能监控对象各种模拟量、开关量、中断量、交流量、温度量的采集工作；将采集的电气模拟量上送主控级并在现地液晶触摸屏上提供显示；事故和故障情况下应能自动采集事故或故障发生时刻的有关数据，并按其发生的顺序记录事故或故障的性质、时间。（2） 监视显示人机界面可完成当地数据显示和损伤功能，显示器上可显示机组及其辅助设备的运行状态及运行参数的画面、趋势曲线等，有关报警信息，损伤过程信息，限值修改等操作。（3） 控制与调节至少应完成下列控制和调节：机组开、停机顺序控制；机组辅助设备启、停控制；发电机出口断路器分合闸控制；机组有功功率、无功功率的调节；各种速写值和限值的设定。计算机监控的故障及处理（1） 数据采集的故障主要是数据采集前端设备的传感器故障及传感器安装位置等所引起。对于影响系统控制的主要电量、非电量传感器，应从选型及性能上采取保证措施。对于重要的信号传感器，可采取双路冗余设置，一路故障后另一路可保证系统的正常工作。同时在安装及更换损坏的传感器时，应考虑传感器的采集量及性质，选择合适的安装方法及位置，以保证所采集的信号能真空反映机组的运行状态和所采集数据的准确度。同时，在数据设置及接口上考虑到与LCU兼容。（2） 输出控制调节功能单元的故障输出控制调节功能单元的故障主要表现为执行元件的故障。如冷却水开启执行元件故障、顶转子控制油执行元件电磁油阀故障等，因其执行元件的故障，致使发电机开、停机流程无法正常走完，以及在正常运行中故障引发机组故障等。因而，在此类执行元件的性能下降及损坏所引发的故障，应通过检修过程中试验及时发现以便减少故障率，保证系统的稳定运行。（3） 计算机可编控制程序的故障在运行中，也偶尔会遇到计算机程序掉失及程序出错等故障。针对此类故障，应在设计时考虑冗余设置，可设置双主控机来并列运行，一旦一套主控机出现程序出错，则迅速切换到另一台主控机工作。这样可能会增加配置成本，但相对于系统的稳定性及其运行的安全性以及在后续工作的低故障率而言，又是经济合理的。（二）发电机励磁系统故障及处理（1） 整流元件可控硅的故障此类故障的出现率极低，因现代化的电厂在可控硅的配置上，采用较大的冗余设置，即可控硅的通流工作电流为正常工作电流的数倍，击穿电压也为实际工作电压的数倍；并多数电厂每台机组励磁系统的配置采用双套并路控制。即使其中一套的可控硅损坏不至于影响到机组的运行，再选择合适时机对励磁装置进行检修。再则，也应当从设备选型上，优先采用国内先进的品牌及厂家产品，其运行的可靠性及稳定性可得以较大提高，故障率也低。（2） 励变的故障主要表面为励磁变开关的故障，励磁变保险非正常熔断，励磁变机身的故障等。针对此类型的故障，应有机组检修时按标准规范及时试验，以发现故障并及时解决。如开关的故障，因现大中型机组的励变均采用真空开关从机端引压至励磁变，如真空开关的故障引发励磁变受压不正常，也影响其工作；因而可通过预防性试验及时发现并解决问题。励磁变的故障主要表现为受潮绝缘下降、运行中温升过高，而针对此类故障应从预防性试验检测发现以及在运行中监控运行温度，及时检查是否变压器油位偏低、冷却风机工作不正常、测温元件故障引起监测温度不正常等，层层分析及时排查，以保证正常运行。（3） 采样及控制回路的故障此类故障包括：励磁回路采样的单元的故障；励磁控制系统的故障；励磁调节系统的故障等各方面。而采样单元的故障主要表现为采样不准或采集不到数据，是否为数据采样元件故障（如励磁电流、电压、无功功率等采样）或二次回路故障所致，如交流电压采用不到是否为电压互感器二次回路引线松掉，二次保险熔断等。励磁控制系统故障主要表现为控制失控，输出电压不正常等，此类故障应具体分析，是否为采样失误，或测量回路原因引起。我在工作中也遇到过类似故障，如发电机励磁起励后机端电压为6KV（6KV机组），而励磁装置及监控上均显示机端电压只有6KV，经分析查找，结果发现电压互感器二次保险熔断一个，致使反馈到励磁装置及监控上的线电压下降。此类故障应根据实际工作经验及专业知识，应能迅速诊断。（三）发电机调速器系统故障控制系统的故障（1） 调速器反馈断线可以及时发现，此时应将机组停下，判断是否为反馈电位器故障还是反馈调整故障以及回路故障。此类故障应可及时诊断并解决。（2） 数字阀油孔堵塞、电液伺服阀、电液转换器堵塞等。此类故障也易于解决，因为控制油路的不工作，引起主油路的不动作，辅助接力器、主接力器因得不到信号而不产生输出，此类故障可引发单机运行时频率的上升或下降不正常，偏离设置机频，负载运行时表面机组出力不可调。（3） 机组频率电网频率故障。主要表面为机组测频不准，电压测频不准，因而影响机组的控制引发机组频率不稳，不能跟踪网频等。此类故障主要是测频回路故障或电压互感器二次回路原因所致。如果从原理上理解了，此类故障也极易诊断并解决。液压元件的故障液压元件在调速器控制中起着关键性的作用。主要有液压控制元件、液压放大元件、液压执行元件等。如前所述，数字阀、电液转换器等属于液压控制元件。液压放大元件主要是指是主配压阀、间接力器、插装阀等，此类元件故障主要表现为渗漏泄压，阀卡，活塞堵塞拒动等。机械装置的故障机械装置主要是调速盘故障，接力器引出插销故障，主接力器渗油泄压拒动等。结语：对于水力发电自动化系统中所存在的一些问题，正需要人们对其进行解决，在针对这些问题