难以置信commissioning(commissioning procedure)

蓄能电站；机组调试；问题；分析

 

摘要大型抽水蓄能电站大都采用的是高水头、大容量、高转速的可逆式蓄能机组，机组运行工况转换频繁、控制流程复杂，调试难度大、周期长，双机甩负荷、多机甩负荷、球阀动水关闭等大型试验项目风险高，大型抽水蓄能电站设计与调试越来越重要，总结和研究大型抽水蓄能电站调试关键技术，可为国内外同类电站的提供有益的参考，具有重大的意义。

本文针对机组调试试运行过程中发现并处理的主要问题进行分析和总结，为今后机组的运行及抽水蓄能新机组的设计与制造积累了经验All the large-scale pumped storage hydropower station almost are high water head, large capacity and high rotation reversible storage unit. The unit operation mode changed frequently, the control procedure has its complex, and its commissioning is difficult and also have a long term, these large-scale dual&multiple units load rejection and dynamic inlet valve closing tests have quietly  high risk. The design and commissioning of large-scale pumped storage hydropower station seems more and more important, that the key technology conclusion and study for pumped storage station commissioning have useful reference and significant meanings for the same type of power stations at home and abroad.

In this paper, the processing and analysis of the main problems in the commissioning test run of the unit, it will provide the experience to unit operation and design and manufacture of pumped storage units.

1前言未来10 年，我国抽水蓄能电站工程建设将进入高速发展期，将新增装机容量约5400 万kW“十三五”期间，国家将开工建设20 余座百万级抽水蓄能电站呈现出蓄能机组迈向700m 水头/40 万kW 级别、主辅机设备全面实现国产化。

大型抽水蓄能电站大都采用的是高水头、大容量、高转速的可逆式蓄能机组，机组运行工况转换频繁、控制流程复杂，调试难度大、周期长，双机甩负荷、多机甩负荷、球阀动水关闭等大型试验项目风险高，大型抽水蓄能电站设计与调试越来越重要。

总结和研究大型抽水蓄能电站调试关键技术，可为国内外同类电站的提供有益的参考，具有重大的意义2010年前宝泉、惠州、白莲河三个“ 打捆招标”项目，国内刚刚开始大规模建设蓄能机组，包括同期采用日本先进技术的西龙池，由于设计、制造、安装、调试经验相对欠缺，静态调试时间匆忙，动态调试期间发电机、水轮机包括辅助设备均出现了不少问题。

近几年响水涧、傈阳、仙游、呼和浩特等蓄能电站吸取了之前电站经验教训，静态调试尽可能提前组织展开，留足时间调试个别辅助设备，如呼蓄提前半年就展开首台机组静态调试，基本能顺利调试投产但期间还是出现了一些如SFC与励磁配合问题、下导轴承甩油问题、单元式导叶接力器国产调速器容易发卡问题，国产自动化元件流量 、压力传感器动作不可靠问题。

某抽水蓄能电站机组设备在制造和安装期间对品控要求严格，所有辅助设备均需要业主认可才能采购，调试进展顺利，52天完成了首台机组全部调试项目但在调试过程也发现一些的缺陷和问题本文针对机组调试运行过程中发现的主要问题进行分析，积累了宝贵的经验，希望能给在建或拟建蓄能电站机组调试提供有益的借鉴。

2水泵水轮机调试遇到的问题1.水泵水轮机调试遇到的问题2015年9月5日#1机组动态调试期间，发现压水供气液压阀20DA2在机组停机状态下，由于调速器液压系统管路失压导致该阀自行开启，造成压水气罐非工作状态向尾水管供气的异常现象，同时还存在进水阀下游密封锁定自动退出的问题。

经分析和测试，调速器液压系统在停机状态下，油泵停止运行、隔离阀关闭，此时液压系统管路的油压主要是从主配压阀渗漏并泄压的，电磁阀的渗漏极少因此，在消缺期间对其进行了改造，除主配压阀供给油路外，将经主要电磁阀的压力油主管路直接与压力油罐连接，并在连接处设置一个常开的截止阀，通过管路改造，大部分的电磁阀在机组停机时也能一直保持油压状态，解决了以下几点问题。

１）机组停止时，消除了压水供气液压阀20DA2自行开启的故障现象２）机组停止时，解决了进水阀密封锁定自动退出的问题３）机组停止时，根据需要，水泵水轮机液压排气阀20EA1，20EA2可以进行开闭操作（但是，实施时，有必要按已经建议的方案实施控制改造）。

改造后，我们对机组停止时的漏油情况进行了试验确认，在24小时内压力油罐的油压仅降低了0.05MPa，油面降低值没有超过2毫米，电磁阀和液压阀的内部漏油是极少的经过改造后上述的三个问题同时得到了解决，达到了改造的预期效果。

2.控制环导向块铜沉头螺栓剪断2015年10月9日1时17分做回水建压试验时，发现控制环与顶盖之间有一块导向块铜沉头螺栓全部被剪断，导向块滑出经研究讨论，于10月10日采用临时解决方案处理，即在导向滑动块左右两侧加固定挡块继续试验。

10月12日重新加工导向块并更换强度更高的铜沉头螺栓，现场检查了滑动面光洁度和对槽内进行了清洁，并对力矩进行了复核,在进水阀关闭的情况下做了开关导叶的试验，控制环无卡阻现象运行正常最终方案经业主协调厂家、安装单位，决定将沉头螺栓全部进行更换，继续保留导向滑块端部的固定块，自#1号机组投商运以来运行情况良好，其它机组也采取了同样的方案，有效防范了因滑块过大的摩擦力传递到其固定的螺栓上导致螺栓断裂的隐患。

3.#1机组调试过程中PC转P时水轮机噪音偏大 PC转P回水调试过程，水机发出尖锐的汽笛声，查看监控SOE和现场水车室实测，有以下现象：1）建压压力到达4.2MPa压力左右开始，声音开始突然增大，持续时间约有7S；

2）导叶打开一定开度后，噪音瞬间消失水泵在回水建压完成状态下，转轮侧受到的闭压力比蜗壳侧的压力要高，在这个状态下通过打开导叶能够顺畅的切换到抽水运行工况因此在水泵启动时回水建压完成的状态下，由于转轮侧的压力比蜗壳侧压力高，变成了活动导叶开方向的力矩在作用。

转轮侧闭压力和蜗壳侧压力的相互关系作用是噪音产生的主因因此分析认为可以将转P工况运行的持续时间缩短，并迅速打开活动导叶的方法是有效的为了尽量抑制噪音的发生，决定降低回水压力63WP的设定值，经反复试验，回水压力63WP的最终设定值调至了4.0Mpa，噪音时间持续时间只有0.5S以下，而且机组在运行期间各种水头下均基本消除了这种噪音。

3电动发电机调试遇到的问题1.高压油顶起装置压力下降#1机动态调试初始，机组启动打开导叶的过程中，推力轴承高压油顶起装置注油泵出口压力，多次从静态调试过程中的整定值12.8～13.2MPa（设计值为13.7MPa）下降至低于10.8MPa的跳机整定值，导致机组QSD动作，造成启动失败。

电站高压油顶起装置系统可以看出，调整各块推力瓦接通油路上的节流阀是能够起到调节各块推力瓦注油压力、流量的作用根据一般的经验，由于各块推力轴瓦的油膜溢油量是不尽相等的，可以采取调整推力瓦前节流阀的开度，直至各推力瓦溢油量调整相差不大，再检测各推力瓦油膜厚度予以验证。

进一步精调整，最终使单块推力瓦流量调整到相互差值不大于100mL/m，并锁定节流阀最终调整按溢流阀溢流压力13.7MPa、高压注油泵出口压力下限10.8MPa的设计要求进行了调整，机组投入运行实测机组启动运行后高压注油泵压力一直波动在12.97～13.56MPa，平均稳定值为13.3MPa＞跳机整定值10.8MPa，符合设计要求，推力瓦顶起高度（相当于油膜厚度）为0.09mm，符合设计要求。

通过正确有序的调整，使得推力轴承高压油顶起装置进入安全高效状态，能够保证机组正常稳定运行2.定子集电环侧绝缘盒环氧渗出的现象在#1机组调试期间发现定子集电环侧绝缘盒环氧有40多处渗出的现象，2015年10月23日G工况温升结束后，点检发现贴上的测温条情况：绝缘盒温度100度，线棒上测温条量程不够，110度以上。

分析可能因素： 1）线圈端部并头焊接不良，回路电阻大而发热导致填充胶溢漏。2）绝缘盒灌注工艺不良，填充物组合比例失当，固化不完全易因线圈端部发热而渗漏。

图1 绝缘盒环氧渗出情况为寻找发生流胶的具体位置并分析流胶的原因，要求厂家将典型的流胶绝缘盒解剖，并进行相关试验分析从绝缘盒解剖情况看，存在流胶问题的只是绝缘盒底部作为防止主体环氧树脂灌注时漏出的环氧腻子，绝缘盒内作为主体绝缘的灌注环氧树脂的固化状态良好。

图2 环氧腻子因此底部流胶的绝缘盒满足绝缘要求，判断流胶是由于灌胶前用于封堵的环氧腻子搅拌不均造成的，而主绝缘的环氧树脂状态良好，不需要做处理，清扫干净流出的流胶可以长期运行3.上导磁翻板油位计故障2015

年，在9月18日20时39分启机进行电气制动试验时，出现上导磁翻板油位计被磁化误动和监控显示不稳定，经讨论后采用上导油位计移出定子机座外的办法，得到解决4.机组定子线圈温度变化跳变不稳定1号机组调试过程，当定子电流升高后，发现定子RTD温度特别是线棒中部温度测值上下波形动达30多度，定子电流降低后，测值又恢复稳定，判断为干扰因素影响。

检查发现在发电机机坑端子箱和机坑外控制柜的电缆屏蔽线均两头接地，定子RTD有两个接地点形成了干扰信号，解除机坑端子箱电缆屏蔽线接地，防止温度跳变的措施有两个：1.将发电机中间层风洞里边的电子线圈端子箱中的屏蔽层接地端不接地，CSCS的配电柜端的屏蔽层接地端接地。

这样保证PT100测量回路屏蔽层一端接地保证无共模电压干扰2.由于会有一部分电磁干扰，因此在PLC测量模块的软件中设置channel hardware filter方式，信号强度选择strong并在软件用梯度中位值平均滤波法处理，定子RTD温度恢复正常。

运行以来一直稳定4进水阀和调速器的问题1.进水阀主配压阀弹簧力不够2015年8月29日#1机组在调试期间进行球阀启闭试验,当球阀完成开启步骤进行关闭时，出现球阀无法关闭的现象，需要手动关闭操作水的手动阀,并将操作水手动泄压后,球阀才能关闭。

经检查发现主配压阀弹簧力不够，在额定水压下由于弹簧力偏小，不足以克服阻力，引起进水阀机械控制柜主配压阀无法动作，从而导致进水阀不能自动关闭业主、监理、厂家、施工单位四方经研究决定，把3#进水阀机械控制柜弹簧拆下，采用叠加一根弹簧的临时措施；经多次试验叠加的弹簧压缩至454mm高度使用时，在允许水压下主配能正常动作而关闭进水阀。

由于主配阀芯的加工以及到货影响，#1机组球阀采取了增加弹簧的临时措施，并不影响机组的正常投运最终球阀主配阀解决方案是进行阀芯尺寸和弹簧力的重新设计改造经改造后的分析，由于水压的作用，主配在开启时保持开启的压力将从原来的47262（N）减小至14982（N），即使考虑到水锤压力时也从原来的64441（N）减小为20438（N）。

即经过阀芯尺寸改造后，加上密封条的摩擦力，阀芯保持开启的最大力也只有20438+4933=25371（N）了而弹簧规格型号的优化则加大了弹簧复归力，达到了38214（N），对比机组遇到甩负荷时的水锤压力7.69MPa时产生的水压保持力25371（N），球阀主配完全满足了自主关闭功能。

目前电站#1～#4机组主配阀芯、衬套及复归弹簧已全部更换完成，其在机组运行当中使用情况一切正常2.导叶在慢关段出现快关异常调节保证计算要求，快关段关闭时间8.4s，慢关时间91S，拐点76%，快关段和慢关段关闭速度差别约10.8倍，在油管路控制实现起来有一定的难度,慢关太慢，调节器计算的开度受到了慢关时间所决定的机械截流片的限制。

如机组在80MW下甩负荷，开度36.41%降到0，从波形中明显观察到有一段快关之后才进入到慢关的异常状态

图3回油管未加单向阀前甩1/4负荷在调试过程中，采取了在回油管上加单向阀的方法解决了这个问题。如图3，改进后关闭规律符合调保计算的要求，没有快关段，从而有效平衡了引水系统过压和机组过速。

图4 回油管加单向阀后甩1/4负荷同时在调节负荷时需要减小超调一般电站对接力器开机时间没有要求或者要求即为15-20S，因此一般将开启时间不会整定得太长，这样开度在76%以下调节负荷时，由于机组具有惯性，在升负荷过程中负荷容易超调。

在调试过程中发现超调比较大，通过增加接力器的开机时间,即是开机时间和慢关段时间达到一个合适的比例从而解决了这个问题这个经验可以借鉴到类似的机组调试过程中去，在无水调试时就可以适当延长开机时间以免在负荷调整过程中再修正。

这个经验对于高水头，多机一管的引水系统慢关相对较慢的机组的调速器设计具有很强的借鉴意义5其他辅助设备调试遇到的问题1.SFC变压器保护励磁涌流误动处理方法：投入交叉闭锁功能，即在A(B,C)任意一相监测到二次或高次谐波，即闭锁其他两相，以防止误动。

2.SFC拖动PC工况首转反转2015年9月29日12时20分进行SFC拖动PC工况首转，结果发现反转，方向与发电工况一致；由于启动硬母线设计时未考虑换向，如重新换向工程量大，且耽误时间；故2015年10月3日通知ABB公司派专人修改了程序。

修改程序后于10月3日11时0分PC启动、11时1分SFC启动完成，机组旋转方向正确3.高压顶起油泵交流开关异常脱扣处理方法：由于西门子交流电机启动电流实测值偏高，超出设计手册启动倍数，按启动电流实测值调整开关型号。

4.当TB70流程换相刀分闸令发出后换相刀未分开处理方法：将换相刀闸的分闸控制逻辑做如下修订：满足以下所有条件时，出口发出“断开换相刀闸命令”(Q1.4)：a). 机组停机流程相关步命令（需保持到换相刀闸已断开）；b). 换相刀闸可用；c). GCB在断开位置；d). 拖动刀闸在断开位置；e). 启动刀闸在断开位置；f). 换相刀闸不在断开位置。

5结束语本文汇集了某抽水蓄能电站调试过程中遇到的主要问题和解决办法，经1-4号机组投产运行情况证明解决办法成功的，为今后机组的运行及抽水蓄能新机组的设计与制造积累了经验在调试过程自动化零件、执行元件动作时间也作了部分优化，流程优化方面也作了30多处的小修改，因为只是程序完善，在此不一一罗列，同时有以下思考：。

1）蓄能机组启动调试涉及专业面广, 安全风险高、技术复杂, 组织难度大稍有不慎, 极易发生设备损坏事故做好启动组织、技术措施研究, 制定详细、操作性强的启动调试大纲和技术措施方案并严密组织实施是确保机组启动调试安全质量的关键。

2）大型抽水蓄能机组辅助设备包括自动化零件的可靠性与对机组整体调试有着重要影响, 在招标阶段就应对这部分设备严格控制，没有成熟应用业绩的不要轻易使用, 同时机组静态调试尽可能提前组织展开，特别是首台机组涉及相关公用设备均需要调试，应提前规划开展。

3）目前越来越多电站为单回路出线设计，需要进行多机甩负荷试验，是安全风险较高的试验, 要特别采取相应的安全防范应急措施在水力调保计算要充分计算，必要时请第三方复核，并制定详细试验方案，试验结果经复核没有问题后才能进行下一步。

4）大型抽水蓄能机组主机设备一般很难兼顾机组效率和无叶区脉动要求，目前调研三十多个抽水蓄能电站，还没有一个电站能完全满足合同要求而某抽水蓄能4台机组经试验表明在额定工况和水头下无叶区脉动试验5.8%，小于合同7%，模型试验最高效率水轮机91.7%，水泵91.56%，均满足合同要求，也为后续蓄能电站机组关键技术提供了样板。

参考文献【1】白延年 水轮发电机设计与计算 [M], 北京: 机械工业出版社, 1982. 【2】何少润，陈泓宇.清远抽水蓄能电站主机设备结构设计及制造工艺修改意见综述[J]，水电与抽水蓄能，2016年第5期

【3】陈泓宇.清远抽水蓄能电站三台机组同甩负荷试验关键技术研究[J]，水电与抽水蓄能，2016年第5期【4】杜荣幸，陈梁年，德宫健男，王庆，榎本保之. 清远抽水蓄能电站长短叶片转轮水泵水轮机研究及模型试验[J]，水电站机电技术，2015年第2期：12～15.