英布鲁水电站的机组过速保护系统及安全防护措施.docx

文章编号：1005-006X(2009)02-0056-02英布鲁水电站的机组过速保护系统及安全防护措施Over-speedProtectionSystemandSafetyMeasuresforImboulouHydroPowerStation吕泽翔1张秀文2张泽太3（1.中国机械设备进出口总公司，2.哈尔滨电站设备成套设计研究所，3.中水北方勘测设计研究有限责任公司）英布鲁水电站是刚果共和国最大的水电枢纽工程项目，除承担发电任务外，还承担电力系统调峰、调频和骨干电站的任务；电站建成后，除承担国家电网主力电站的任务外，还承担向邻国送电的任务；电站接入的电网基本为孤立电网，电网对机组稳定的调节能力较小，因此，对机组运行的安全性、可靠性、稳定性及自调节能力等提出了较高的要求。110%额定转速范围内稳定地控制机组转速；(2)当机组并网运行时，调速器能在零到最大出力范围内稳定地控制机组出力；(3)当机组发生故障，转速达到115%（或其它设定值）时，过速保护系统通过调速器驱动接力器，进而关闭导叶，限制机组过速运行。2.2两段关闭装置英布鲁水电站设置两段关闭装置，可以最大限度地减少机组甩负荷时的转速上升及水压升高，降低过水部件的结构遭受损坏的风险；还可以最大限度地减少机组的反向水推力数值，降低机组的径向轴承、推力轴承遭受损坏的风险。两段关闭装置由两段关闭引导阀、两段关闭限位阀和装有调整块的扇形轮组成。通过移动调整块，可改变两段关闭拐点位置。通过调整限位阀上部的螺母，可调整接力器的后段关闭（慢速）时间。两段关闭特性曲线S=f（T）如图1。1问题的提出在水电站,当水轮发电机组突然甩负荷时，机组转速迅速上升。此时，为了控制转速上升、流道压力上升和机组抬机量，调速器将迅速关闭导叶，经过一段时间的调节，机组重新稳定在空载状态下运行。在此期间，调速系统的性能保证了机组的安全。如果在该过程中恰遇调速器失灵，则接力器和导水机构无法关闭，机组转速势必继续上升，甚至出现飞逸现象，极有可能引起机组转动部分的机械损坏、发电机的绝缘破坏及其它电气事故。此时，必须由过速保护装置迅速关闭导叶，使机组迅速停机；同样地，如果在这个过程中出现导水叶被杂物卡住现象，则部分或全部导水叶不能正常关闭，此时，必须关闭快速闸门，使机组迅速停机。可见，机组的过速保护系统是机组自动控制的关键组成部分，因此，研究、设计和配备完备的过速保护系统、加强安全防护措施，对确保机组的长期安全、可靠和稳定运行是非常必要的。S1S2图1两段关闭特性曲线图中A为两段关闭的分界点，T为导叶关闭时间，S为接力器行程，T1为第一段关闭时间，T2为第二段关闭时间。当停机指令发出后，调速器即驱动导叶以较快的第一停机速度向关闭方向转动，当导叶关闭至拐点开度YA时，即以较慢的第二停机速度将导叶关闭至全关位置，从而实现两段关闭。第一段关闭时间整定为8s，第二段关闭时间整定为15s，拐点位置为导叶20%开度。两段关闭系统图如图2。当机组紧急甩负荷时，调速器即驱动接力器紧急关闭，在接力器关闭过程中，通过反馈钢丝绳和反馈轴带动扇形轮转动，当扇形轮转到拐点位置时，推动两段关闭引导阀针塞移动，压力油通过引导阀进入限位阀控制腔，使限位向下移动，将主配压阀活塞向下推，减小主配压阀活塞的关向位移，从而减小了主配压阀窗口的流通面积，使接力器移动速度减2机组过速保护系统及安全防护措施的应用2.1调速器英布鲁水电站按无人值班（少人值守）设计，水轮发电机组、调速器、励磁装置及计算机监控系统等构成一个可靠的控制、调节及保护系统，可以实现机组的正常开机、停机及负荷调节功能，同时可以实现机组的事故保护功能。采用天津电气传动设计研究所制造的TDBWST-100-6.3型全数字步进电机PLC调速器，采用以PLC为控制核心，步进电机为电液转换元件以及触摸屏为人机对话工具的硬件配置及软件技术。采用适应式、变结构、变参数、并联PID调节模式，可良好地实现下述功能：(1)当机组在空载及并网运行时，调速器能在90%～收稿日期：2008-09-04吕泽翔，男，高级工程师。北京，100055SAT1T2T第2期吕泽翔等：英布鲁水电站的机组过速保护系统及安全防护措施57缓，实现两段关闭。造成严重的事故，而机械过速保护就是为了保护机组飞逸而采取的重要技术措施。机械过速保护装置由安装在水轮发电机组大轴上并与之同步运转的齿圈以及安装在齿圈旁的控制阀组成。齿圈上设有一个由离心摆块弹簧控制的离心摆块，它与控制阀前端撞块尖端的距离为?Ｌ。在机组的转速超出允许值时，离心摆块向外伸出?Ｌ距离打击控制阀前端的撞块尖端而使控制阀动作，通过控制阀油路的改变使水轮发电机组迅速自动紧急停机。2.8导水机构的弹簧连杆操作机构英布鲁水电站的上游为茂密的原始非洲森林，在水库蓄水初期及运行过程中，水草