试论水电站调速器系统改造技术

摘 要 现代社会电力需求量巨大，而水电站作为基础的电力生产设施，一旦出现问题，将很大程度影响电力供应。因此，了解水电站高频故障源并加以重视就显得极为必要。调速器是水电站运作的重要电气设备，直接影响水电站的电力生产供应，本文主要针对在原有基础上的调速器系统改造，分析调速器特点和问题频发点，研究故障应对方案，提出完善保护措施，以期更高效、稳定的水电站运作。

【关键词】水电站 电气设备 调速器 处理措施 保护系统

随着我国水电站对电力设备的广泛应用，电力系统在水电站电力生产系统中所占地位举足轻重，电力设施的任何部位出现问题，都有可能导致整个电力系统在短期内受到直接影响。调速器作为电气系统的重要组成部分，日常运作中易出现故障问题。因此，研究其频发问题，不仅能针对问题提前预防，也能在问题发生时迅速反应，降低损失，以下针对水电站调速器系统改造进行了全面探讨。

1 水电站调速系统

1.1 水电站调速器的论述

调速器作为控制水轮发电机的专有设备，用于控制水轮发电机组的开机、空载、并网、增减负荷、停机等各个环节，在机组并网前确保机组频率在50Hz到0.2Hz范围内，并网后根据机组设定值调整机组负荷。它是水轮发电机组的核心，关乎水电站的电能输出和正常运作，要时常维护、定期检查，出现故障时要迅速解决，保证日后的正常安全运行。调速器作为主要的电力设备，在改造过程中应给予充分的重视和资金政策支持。

1.2 水电站调速器的特点

水电站调速器操作力大，影响因素多、动作过程复杂，功能多样。水轮发电机组是重型机械设备，在水轮机工作时，通过的水流量比较大，因此在控制进水门时相应需要很大的操作力。调速器借用引水管中的水体惯性，控制水锤产生反调效应，整个过程中各部分工作情况的变化都会影响整体调节过程，由于影响因素过多，所以运作过程十分复杂。调速器在运作时能够及时、准确、平稳动作。当负载发生变化后，调速器反应迅速，能让机组在短时间恢复稳定，且调节过程中机组波动次数少、幅度小，过程平稳。

1.3 水电站调速器出现的问题

现行的大多小型水电站调速器多为机械液压型，这就意味着为了保证供给调速器不间断的压力油源，压力设备油泵需要频繁启动，给机组的操作人员相关操作带来了很大困难，也存在较大的安全隐患。其中电液转换器故障主要是在机组正常运行过程中，电液转换器不振，对系统指令无响应；开度开限表的主要故障是在调速器自动运行状态下，开度与导片不相符；主控单片机故障主要发生在单片机启动后无法按照正常预定程序进行操作，出现死机、卡机状态。问题主要存在于以下几个方面：

（1）接点压力表的触点容量很小，频繁启动易产生火花，烧坏接点压力表，动作路径不可靠。没有良好人机接口，有些重要的信号和开关状况无法接入。

（2）主用泵长期工作，而备用泵长期待机闲置，资源分配利用不合理，而备用泵在待机的时间里，往往能用性能得不到检验，疏于日常维护，关键时刻起不到真正的备用作用。

（3）电动机启动采用的是接触器，频繁开关、电流通断产生火花会烧坏接触器，引起电路故障。

（4）保护系统和紧急预案不够完善。

2 变速器主要故障处理措施

针对以上小型水电站易发生的故障问题，在原有水电站的基础上本着合理经济的原则进行改造，不仅能提高操作便利程度、降低故障概率，也能提高水电站可靠程度、自动化程度，从而实现经济效益。

2.1 故障处理和改造思路

（1）选用电子继电器取代常规继电器。

（2）两台油泵交互工作，互为主备用，提高资源利用率。

（3）采用双向晶闸管实现无触点通断，避免触点处线路故障。

（4）在油压装置安全阀上设置动作开关，避免当油泵达到最高压力时因故障无法及时切断电动机电源。

2.2 调速器改造措施

对电液转换器的处理方法是把活塞进行清洗并反复运动，提高其顺滑度，减小阻塞；对开度、开限反馈表的处理措施是通过停机、运行反复排查问题点，结合情况采用有效技术措施处理；主控单片机故障依然进行断电、送电的排查方式，找出问题元件并进行修复或更换。

2.3 系统完善手段和方法

对于系统的完善，主要设有故障低压启动保护、热继电器保护、油压过高保护和其他保护，形成一个完整的保护系统，系统各部分工作原理如下。首先是故障低压启动保护，是指在正常输入回路出现故障，到了启动压值未能正常启动时，油压继续下降，到了预先设定的故障低压值后，系统发出信号并启动故障低压回路，其启动方式与正常回路启动方式相同。其次是热继电器保护，是指当油泵电动机回路电流过大时，热继电器1KHT动作，接通油泵保护回路，继电器1K3动作，切断油泵主回路，发出信号，并自动接通2号泵。对于油压过高保护，其工作过程类似于油压过低保护，是指当油压上升到最高值由于故障未能切断电源时，油压继续上升至油压过高保护值，启动保护，安全阀动作，切断工作泵电源。最后是其他保护，是指油泵在工作中出现其他任何形式的故障时，示流信号器动作，接通保护回路中的时间继电器，达到一定的时限后，若故障未解除，则自动切断主回路，启动备用泵。在这个保护系统中，几乎考虑到了所有的故障形式，十分有效的扩大了保护范围，使保护措施更为有效。

2.4 改造结果

在水电站调速器的改造过程当中，充分分析调速器的特点和问题源，针对问题对电压控制进行了相对全面的自动化改造，并设计实施了较为完善的预警保护措施，增强了调速器自动化处理问题的能力和抗干扰能力，提高了水电站工作效率和工作质量，减少了操作人员的工作量，省去了原本大量的巡查和维修工作，节约工作人员精力，使运行更为可靠、高效。

3 结论

综上所述，水电站调速器进行系统改造后，仍应由相关检察人员进行完整检查。在正式投入运行之前应先进行试运行检测，按照检测结果结合水电站设备相应修改、调试改造方案，待到确认无误时方可正式投入运行。同时向相关检修维护人员说明注意事项，只有各方面措施统一，方能完成系统改造，有效的规避风险、解决问题。

参考文献

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[2]于强.关于水电站调速器的系统改造[J].黑龙江科学，2014，5（2）：120.

[3]袁成林.关于水电站调速器系统改造[J].民营科技，2014，（4）：60.

作者单位

黄河电力检修工程有限公司 青海省西宁市 810016