李家峡水电站4号机组调速器改造

李家峡水电站4号机组调速器改造 技术交流与应用Jl$HUOlAOLtUyjYINGY0NG 李家峡水电站4-g-机组调速器改造 李平学.刘宁: (1.黄河水电公司发电运营分公司,青海西宁810003;2.长安大学,陕西西安710054) O引言 李家峡水电站位于黄河上游青海省境内,是以 发电为主兼有灌溉等综合利用的大型水利枢纽T 程.与西:~L330kV电网联网,电站在系统巾担任调 峰,调频任务李家峡水电站是我同首次采用双排 机布置.也是目前世界最大的双排机布置的水电 站电站设计总装机容量为2000MW,一期_T程装 机1600MW.一期4龠发电机组于1999年12月全部 建成投产 4台发电机组调速器均采用东方电机股份有限 公司生产的DT一150—4一DFB型电液调速器,电气柜 采用瑞典ABB公司制造的HPC640系统.2002年7月, 电站曾对4号机组调速器进行改造,将调速器机械液 压系统整体换型为HGS—H2420型液压系统,改造后 为以伺服比例为核心,禽液控阀的闭环手动的机 械液压随动系统:对于电气控制装置,只对相应的软 件和接口进行了改造. 14号机组调速系统存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 (1)调速器部分指标超标.经测试,测速器的不 动时问为0.28S,超过《水轮机控制系统技术条件》中 规定的0.2slll. (2)渊速器机械部分结构复杂,漏点较多,漏油 量大,存在检修,维护难等. 收稿日期:2009—07—05 作者简介:李平学(1974一),男,术科,『程师,从市电厂运i彳管邢等r作. (3)反馈机构运行不可靠,多次发生钢丝绳损 坏故障,造成机组抢负荷. (4)机凋柜内液控阀凶活塞杆长度不够.在紧 急停机时上部出现喷油现象.调速器含带液控阀的 闭环手动机械液压随动系统.接力器同复机构反馈 :用于接力器位置 须进行大比例行程转换,结构复杂 跟踪的液控阀行程长,磨损大,运行后容易出现油液 渗漏,并影响手动操作系统的稳定性. (5)瑞典ABB公司产品更新换代,原电气控制 装置备品备件采购闲难,给电站设备正常维护和长 期安全稳定运行留下了隐患. 2调速器改造 分析认为,对李家峡4号机组调速器实施改造, 可以提高电站调速系统的设备健康水平,对充分发 挥电站调频,调峰作用,保证西北电网稳定和提高电 能质量具有较大的意义. 2.1改造方案 方案一:对渊速器电气控制系统,液压随动系统 进行整体改造. 方案二:更换调速器电气控制系统,液压部分保 留原基础架,主配压阀壳体及对外连接管路,取消接 力器回复机构,液控阀等,只重新设计主配压阀衬 套,活塞,辅助接力器,阀组阀板等. 综合分析以上两套方案,认为日前的4号机组调 速器液压部基础架,主配压阀壳体及对外连接管路 JISHUJIA()LIUYUY[NGYONG技探交瀛与应|I鼍薯薯|甏 的结构,功能均满足本次液压部分改造要求,采用第 二套方案可以在很大程度上降低项目投资成本,缩 短改造工期.满足4号机组B级检修时进行调速器改 造的各项条件.因此,决定采用第二套方案. 改造后机械柜采用东方电机有限公司生产 的HGS—H(K1031)机械液压系统,电气柜采用奥 地利贝加莱双冗余PCC控制器系统.主配压阀直径 150mm,行程+10film. 2.2方案设计【 (1)系统由双通道电气控制系统和液压随动 系统以交叉冗余方式构成.为确保系统的高可靠性, 机组转速,故障反馈等调速器的重要信号均采取了 冗余设计. (2)机组转速测量采用专用智能测频模块,该 模块具有模块化设计,可靠性高,测频精度高,抗干 扰能力强,体积小,安装方便等特点.它具有了路测 频通道,可对两路机频和一路网频进行测量,不仅可 接受来自电压互感器的输人信号.还可接受来自齿 盘测速的脉冲电压输入信号.测频时钟频率约为 3MHz,在额定转速时,其测频分辨率为0.00083Hz, 测频周期为20IllS.与系统控制器的数据交换采用 RS232通信方式,其数据交换时问<2mS. (3)系统供电电源是整个系统可靠性的关键. 电源模块满足相关电磁兼容 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的要求,采用交直 流电源同时供电,互为备用方式,任何一路电源故 障,均有相应故障报警接点输出,任一单一电源仍能 保证系统长期可靠T作 (4)调速器控制系统采用先进成熟的变结构, 变参数的自适应并联PID控制策略(如图1所示),能 够实现水轮机在各种工况下的最优控制,具有转速 控制,开度控制,功率控制3种常规的模式.不同工 况采用不同的控制模式,选用不同的PID参数.实现 水轮机的最优控制.采取非最小相位补偿和积分钳 位等措施,增加系统小波动控制的稳定性,提高了调 速系统在孤网工况下运行的稳定性 转速给定 机组转速 功率给定 功率反馈 位置反馈 图1电调控制策略 2.3主要功能 具有自动水头和人工水头双重输入,可通过电 站监控系统设定;具有与水头无关的开机规律及机 组出力限制功能:具有电气开度限制,可南运行人员 实时调整;具有人工失灵区和调差系数(6n),功率调 节死区(的在线实时修正功能;具有多种不同的网 络通信接口. 采取非最小相位补偿和积分钳位等措施,增加 系统小波动控制的稳定性,提高了调速系统在孤网 工况下运行的稳定性,具备齿盘信号转速保护功能; 满足国内电网要求的一次调频功能. 调速器人机界面采用全中文图形操作界面,具 有多级操作权限管理功能,能在线显示或修改调速 器控制系统的各种配置参数和运行参数;具有完善 的调速器运行状态及信息显示功能:具有各种操作 及故障事件 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和信号录波功能,可以有效地对系 统故障进行分析和定位:内嵌调速器性能测试系统 可以进行调速器接力器开/关机时的测试,调速器系 统静态特l生和各种动态特性测试等,可以大大简化系 统现场调试及维护丁作,易于调速器的使用与维护. 3改进后调速器的现场试验 3.1静态试验【5?q (1)机频信号消失模拟 试验过程:在静态试验中,断开机组机频,通过 测试仪给调速器输人50Hz~}L频,并短接断路器接 点,模拟机组并网负荷运行.此时断开测试仪机频输 入,模拟机频消失. 机组动作过程记录:机频消失后调速器自动切 至"手动运行",接力器行程保持不变,无扰动. (2)双机切换试验 试验结果:反复双机切换试验中接力器位置保 持不变,无扰动. (3)手动一自动切换试验 试验结果:反复手动一自动切换过程巾.接力器 位置保持不变,无扰动. (4)模拟导叶开度反馈故障 试验过程:断开接力器行程反馈信号,模拟导叶 开度反馈故障. 试验结果:接力器有0.2%的扰动,小于国家标 准(1%). (5)调节参数设置:Kr=10,K,=10,KD=O,bt,=6.00%, E--0Hz,频率,接力器行程动作情况如图2所示. 镘拣交:UIL与随鹣JISHUJIAOLIUYUYINGYONG 图2静特性试验 试验结果:转速死<0.01%(国家标准要求不 大于0.02%);实测6为5.99%(实测与刻度值误差 0.01%, 3.2动态试验[5问 3.2.1不动时间测试试验 动态试验测试,如图3所示.调速器负载参数设 置:KP=10,KI=5,Kl2.5,b,=4%,E=0Hz.调速器空 载参数设置:K,=6.5,KI=0.5,D--3,6I0%,E=0Hz. 测试结果:=0.2s,满足标准要求. 导I1{',f'』耍 定子f"流 j64654664674684694747l472 图3甩25%负荷试验定子电流与接力器行程 3.2.2开机试验 开机至80%额定转速的时间to,开机至同. s=36S 期带时间t=81S,t/=2.25(优于同标要求的 ?5).自动开机过程见图4. 3.2.3空载扰动试验 空载扰动试验过程如罔5所示,试验结果见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 从表1可知:第一组参数空载频率摆动较大,第二, 第三组参数均满足标准要求.标准要求自动情况下 空载频率摆动不大于0.15%,故空载参数按第三组 参数整定. 30 25 20 15 孟 10 5 52 5l5 5l 50.5 c=|===50 ;, 49.5 48 485 48 I,一 I//\ lf,i—l … l | /{ 图4自动开机过程 …?L- .__.- . 净—第一组一 =;=?第二组f第=组一 l i l j 2O25303540455055 l/s 图5空载扰动试验过程 表1空载扰动试验结果 3.2.4一次调频试验 一 次调频试验初始工况为300MW负荷,一次 调频参数设置见表2. 试验结果:3组参数均满足一次调频要求,由于 第三组参数功率反调最小,所以选取第组作为一 表2一次调频参数设置情况 娼" \SHUJIAOLIUYUYINGYONG摄恭交流与菠鼹一1 次调频调节参数. 3.2.5甩负荷试验 调速器空载调节参数:;6.5,=0.5,.=3. 试验结果如图6所示:甩100%负荷过程最高转速 上升为35.4%,满足调保计算不大于45%的要求:蜗 壳最大水压为1.5MPa,满足调保计算<1.72MPa的 要求;在转速变化过程中,超过额定转速3%以上波 峰不超过2次;从机组甩负荷起,到机组相对偏差小 于?l%为止的时间与从甩负荷开始至转速升至最高 所经历的时间的比值不大于15.甩100%负荷过程各 匡垂0———南——————南———厂————o ,/s 图6甩100%负荷试验录波 项指标满足国标及调保计算要求. 4结语 李家峡水电站4号机组调速器改造后所有技术 指标均达到了改造技术协议和现行国家及行业标准 要求,达到了改造的目的,本次改造是成功的. 参考文献 [1]GB/T9652.1—2007,水轮机控制系统技术条件[s]. 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