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[摘 要]介绍抽水蓄能机组发电、抽水、抽水调相等几种典型工况的启动过程，分析其常见故障。
[关键词]抽水蓄能 启动过程 故障分析
中图分类号：TV743 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）48-0288-01
随着我国经济的快速发展，抽水蓄能电站如雨后春笋般挺进电力行业。抽水蓄能电站作为一种特殊的水电站，利用电力系统多余的电量（汛期、假期或后半夜多余电量）把水由下水库抽到上水库，在系统高峰负荷时发电运行，具有调峰填谷的双重作用，是电力系统最理想的调峰电源。此外，它还可以调频调相、调压、事故备用和黑启动的功能，对保证电网的优质运行和提高系统经济性、稳定性具有较大作用。
接下来对抽水蓄能机组开机启动过程常见故障进行分析。
1 发电工况启动过程常见故障分析
（1）由于出现油回路堵塞、漏油、管路进气现象，导致调速器主油阀无法打开或开启后无法到达全开位置，另外，由于主油阀位置开关故障，不能正确反映其实际位置，致使监控系统收不到反馈信号，也是导致启动失败的原因之一。
（2）机械制动装置机构卡涩，会使风闸不能完全退出。特别是机组因启动失败导致程序故障停机及电气事故停机时，由于设计闭锁电气制动，而为缩短停机时间，机械制动在较低转速时投入（一般设在20%转速）时投入。这样易导致机械制动机构轻度错位，风闸落不下，使得机械制动在机组启动时无法完全退出。另外，由于位置开关故障，不能正确反映其实际位置，致使监控系统收不到反馈信号，也将导致顺控程序卡在此处，不再继续往下执行，使转换失败。为避免机械制动无法退出，目前多数电厂已已取消20%转速投机械制动这一功能，改为5%额定转速投刹车，虽然事故停机时间加长了，但是提高了机组再次启动的成功率，实践证明是行之有效的。
（3）在水头比较低的情况下开机时，导叶会打开到一个比较大的开度，转速到达额定转速时波动较大，同期装置同期困难，使得机组无法并网，导致超时跳机，这种情况虽然可以通过手动调节导叶开度使转速稳定并使机组并网，但并网后往往振动较大，也很容易在并网初期低功率保护动作跳机，使得开机成功率不高。一些电厂通过在对称的两个导叶上加装小导叶的措施，使其在低水头时可独立于其它导叶动作，独立调节开度，起到低水头启动时稳定转速的作用。实践证明，安装了小导叶后，机组发电方向成功率大幅提高，在低水头也可实现自动并网，但由于低水头机组振动较大，应尽可能避免低水头运行。
（4）机组发电启动，在球阀工作旁通阀全开、工作密封退出情况下，球阀没有开启导致启动失败。球阀没有开启原因为，工作密封投退配压阀严重漏水，导致在工作密封退出情况下，投入腔因工作密封投退配压阀漏水而带压，并使作为开机流程的工作密封投入腔压力开关动作，导致球阀无法开启，更换漏水的工作密封投退配压阀后正常。由于配压阀漏水一般都会有一个从小到大的过程，只要平时加强巡视和维护，此类启动不成功一般可以避免。
（5）球阀开启过程中因为尾闸全开信号丢失，导致球阀开启失败。由于码盘性能的不可靠（如抖动）和油压系统的脉动，偶尔会出现尾闸信号丢失，从而导致监控系统无法收到尾闸全开信号，致使开机失败。经在尾闸全开信号回路上又并联了一路闸门下降400mm接收信号，也即只有当锁锭不在投入状态及闸门下降400mm同时出现，且码盘无尾闸全开信号输入时，监控系统内闸门全开信号才会丢失，有效提高了启动成功率。
（6）因同期回路端子松动、同期回路继电器松动或接点接触不良，导致出现同期条件满足但不能自动合闸的现象，往往是由于长时间机组振动引起部分元器件的松动，平时疏于对相关回路的维护引起。通过反措加强对相关二次回路的维护后该类事件得到有效控制。另外，由于低水头或系统频率波动较大导致同期时间超时，可采取重新启动同期装置的方法避免启动不成功。
2 抽水调相工况启动常见故障分析
2.1 SFC拖动工况
（1）与发电启动一样，调速器、球阀、机械制动、同期装置等设备故障引起的开机不成功也同样影响着泵开机。
（2）启动母线上闸刀状态不对应，导致机组无法正常拖动，出现此类情况一般由于闸刀辅接点故障，不能反映闸刀实际位置。通过加强对辅助接点的定期维护，该类启动失败能得到较好的避免。
（3）在SFC拖動过程中，常见故障表现在：转子初始位置传感器安装位置不佳；SFC中间继电器故障；SFC控制PLC/PNC逻辑不完善；SFC控制芯线屏蔽不好，受到干扰；SFC冷却系统故障；SFC控制卡件松动等。经采取一定措施后（如：对转子初始位置检测方法的移动；根据实际运行经验修改完善PLC/PNC逻辑；更换屏蔽效果好的控制芯线等），SFC运行情况得到很大的改善，相应的启动成功率也得到很大提高。
（4）尾水水位浮子运行环境恶劣，浮子开关本身质量也不好，导致机组在抽水调相启动及运行过程中，常因尾水水位浮子开关误动作而高跳机，大部分电厂已将浮子开关更换为渐进式的电磁开关，从运行情况看可靠性得到较大的提高。
（5）机组同期困难造成顺控超时转停机。机组同期投入准备机组并网时，因系统原因或由于SFC收到同期装置调节信号后调幅太大，导致机组无法在顺控规定的时间内完成机组并网而自动转停机。通过调整SFC的相关参数以及延长顺控时间，该类问题得到了很好的解决。
（6）机组自身、励磁系统、同期装置与SFC的配合问题。这种情况一般发生在机组快要并网的时候，往往在并网时励磁没有收到同期装置送来的信号，还有可能是SFC该送的信号没有送出，而引起机组并网不成功转停机。该类问题一般通过逐步调整各系统的相关参数来解决。
（7）水环排水阀、蜗壳排气减压阀等阀门均安装在机组蜗壳层，由于蜗壳层工作环境比较潮湿，其控制回路受潮严重，导致频繁出现控制电磁阀烧毁以及回路不通等异常情况，通过加强对该类阀门回路的定期维护以及对环境的改善，目前因为位置开关故障而导致的启动失败次数已大为减少。
（8）上下迷宫环、主轴密封温度异常升高，尤其是夏季水温高，冷却效果不佳时，如处理不及时，可引起密封温度高保护动作跳机。针对上述问题，解决的方法一般是在该冷却回路上再增加适当的增压泵，使冷却水流量适度增大，冬季和夏季的冷却水流量可适度进行调整。
2.2 背靠背拖动工况
（1）与SFC拖动一样，启动母线上闸刀状态不对应，同期超时等也将会导致机组启动不成功。
（2）启动过程中两台机转速差较大，造成频差大保护动作。低水头时因为机组转速不稳定，容易出现频差大的情况，尽可能避免在低水头时使用该启动方式。
3 从抽水调相至抽水工况常见故障分析
（1）与发电启动一样，球阀无法开启或开启的过程中无法收到相关位置开关的反馈也将使机组转抽水不成功。
（2）回水排气时各液压阀状态不对应。特别是水环排水阀因控制回路端子松动、电磁阀线圈故障，或位置开关故障等原因，导致水环排水阀关不上或无法正确反馈阀门状态，如处理不及时，当球阀打开后，由于收不到水环排水阀关闭信号，导叶将无法开启。此时机组低功率保护检测到输入功率小于整定值，将会引起跳机。该问题通过定期维护已得到很好的控制，同时结合转抽水时做好事故预想已基本能控制该跳机事件的发生。
4 结语
抽水蓄能电站机组在实际运行中能充分发挥运行工况灵活、响应速度快的特点，缓解电网峰谷差压力、提高电网运行综合效益。作为运行人员，做到熟知机组启动过程，加强对故障的分析，遇到突发故障时，可加快处理速度，从而有助于提高机组启动成功率。
[关键词]抽水蓄能 启动过程 故障分析
中图分类号：TV743 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）48-0288-01
随着我国经济的快速发展，抽水蓄能电站如雨后春笋般挺进电力行业。抽水蓄能电站作为一种特殊的水电站，利用电力系统多余的电量（汛期、假期或后半夜多余电量）把水由下水库抽到上水库，在系统高峰负荷时发电运行，具有调峰填谷的双重作用，是电力系统最理想的调峰电源。此外，它还可以调频调相、调压、事故备用和黑启动的功能，对保证电网的优质运行和提高系统经济性、稳定性具有较大作用。
接下来对抽水蓄能机组开机启动过程常见故障进行分析。
1 发电工况启动过程常见故障分析
（1）由于出现油回路堵塞、漏油、管路进气现象，导致调速器主油阀无法打开或开启后无法到达全开位置，另外，由于主油阀位置开关故障，不能正确反映其实际位置，致使监控系统收不到反馈信号，也是导致启动失败的原因之一。
（2）机械制动装置机构卡涩，会使风闸不能完全退出。特别是机组因启动失败导致程序故障停机及电气事故停机时，由于设计闭锁电气制动，而为缩短停机时间，机械制动在较低转速时投入（一般设在20%转速）时投入。这样易导致机械制动机构轻度错位，风闸落不下，使得机械制动在机组启动时无法完全退出。另外，由于位置开关故障，不能正确反映其实际位置，致使监控系统收不到反馈信号，也将导致顺控程序卡在此处，不再继续往下执行，使转换失败。为避免机械制动无法退出，目前多数电厂已已取消20%转速投机械制动这一功能，改为5%额定转速投刹车，虽然事故停机时间加长了，但是提高了机组再次启动的成功率，实践证明是行之有效的。
（3）在水头比较低的情况下开机时，导叶会打开到一个比较大的开度，转速到达额定转速时波动较大，同期装置同期困难，使得机组无法并网，导致超时跳机，这种情况虽然可以通过手动调节导叶开度使转速稳定并使机组并网，但并网后往往振动较大，也很容易在并网初期低功率保护动作跳机，使得开机成功率不高。一些电厂通过在对称的两个导叶上加装小导叶的措施，使其在低水头时可独立于其它导叶动作，独立调节开度，起到低水头启动时稳定转速的作用。实践证明，安装了小导叶后，机组发电方向成功率大幅提高，在低水头也可实现自动并网，但由于低水头机组振动较大，应尽可能避免低水头运行。
（4）机组发电启动，在球阀工作旁通阀全开、工作密封退出情况下，球阀没有开启导致启动失败。球阀没有开启原因为，工作密封投退配压阀严重漏水，导致在工作密封退出情况下，投入腔因工作密封投退配压阀漏水而带压，并使作为开机流程的工作密封投入腔压力开关动作，导致球阀无法开启，更换漏水的工作密封投退配压阀后正常。由于配压阀漏水一般都会有一个从小到大的过程，只要平时加强巡视和维护，此类启动不成功一般可以避免。
（5）球阀开启过程中因为尾闸全开信号丢失，导致球阀开启失败。由于码盘性能的不可靠（如抖动）和油压系统的脉动，偶尔会出现尾闸信号丢失，从而导致监控系统无法收到尾闸全开信号，致使开机失败。经在尾闸全开信号回路上又并联了一路闸门下降400mm接收信号，也即只有当锁锭不在投入状态及闸门下降400mm同时出现，且码盘无尾闸全开信号输入时，监控系统内闸门全开信号才会丢失，有效提高了启动成功率。
（6）因同期回路端子松动、同期回路继电器松动或接点接触不良，导致出现同期条件满足但不能自动合闸的现象，往往是由于长时间机组振动引起部分元器件的松动，平时疏于对相关回路的维护引起。通过反措加强对相关二次回路的维护后该类事件得到有效控制。另外，由于低水头或系统频率波动较大导致同期时间超时，可采取重新启动同期装置的方法避免启动不成功。
2 抽水调相工况启动常见故障分析
2.1 SFC拖动工况
（1）与发电启动一样，调速器、球阀、机械制动、同期装置等设备故障引起的开机不成功也同样影响着泵开机。
（2）启动母线上闸刀状态不对应，导致机组无法正常拖动，出现此类情况一般由于闸刀辅接点故障，不能反映闸刀实际位置。通过加强对辅助接点的定期维护，该类启动失败能得到较好的避免。
（3）在SFC拖動过程中，常见故障表现在：转子初始位置传感器安装位置不佳；SFC中间继电器故障；SFC控制PLC/PNC逻辑不完善；SFC控制芯线屏蔽不好，受到干扰；SFC冷却系统故障；SFC控制卡件松动等。经采取一定措施后（如：对转子初始位置检测方法的移动；根据实际运行经验修改完善PLC/PNC逻辑；更换屏蔽效果好的控制芯线等），SFC运行情况得到很大的改善，相应的启动成功率也得到很大提高。
（4）尾水水位浮子运行环境恶劣，浮子开关本身质量也不好，导致机组在抽水调相启动及运行过程中，常因尾水水位浮子开关误动作而高跳机，大部分电厂已将浮子开关更换为渐进式的电磁开关，从运行情况看可靠性得到较大的提高。
（5）机组同期困难造成顺控超时转停机。机组同期投入准备机组并网时，因系统原因或由于SFC收到同期装置调节信号后调幅太大，导致机组无法在顺控规定的时间内完成机组并网而自动转停机。通过调整SFC的相关参数以及延长顺控时间，该类问题得到了很好的解决。
（6）机组自身、励磁系统、同期装置与SFC的配合问题。这种情况一般发生在机组快要并网的时候，往往在并网时励磁没有收到同期装置送来的信号，还有可能是SFC该送的信号没有送出，而引起机组并网不成功转停机。该类问题一般通过逐步调整各系统的相关参数来解决。
（7）水环排水阀、蜗壳排气减压阀等阀门均安装在机组蜗壳层，由于蜗壳层工作环境比较潮湿，其控制回路受潮严重，导致频繁出现控制电磁阀烧毁以及回路不通等异常情况，通过加强对该类阀门回路的定期维护以及对环境的改善，目前因为位置开关故障而导致的启动失败次数已大为减少。
（8）上下迷宫环、主轴密封温度异常升高，尤其是夏季水温高，冷却效果不佳时，如处理不及时，可引起密封温度高保护动作跳机。针对上述问题，解决的方法一般是在该冷却回路上再增加适当的增压泵，使冷却水流量适度增大，冬季和夏季的冷却水流量可适度进行调整。
2.2 背靠背拖动工况
（1）与SFC拖动一样，启动母线上闸刀状态不对应，同期超时等也将会导致机组启动不成功。
（2）启动过程中两台机转速差较大，造成频差大保护动作。低水头时因为机组转速不稳定，容易出现频差大的情况，尽可能避免在低水头时使用该启动方式。
3 从抽水调相至抽水工况常见故障分析
（1）与发电启动一样，球阀无法开启或开启的过程中无法收到相关位置开关的反馈也将使机组转抽水不成功。
（2）回水排气时各液压阀状态不对应。特别是水环排水阀因控制回路端子松动、电磁阀线圈故障，或位置开关故障等原因，导致水环排水阀关不上或无法正确反馈阀门状态，如处理不及时，当球阀打开后，由于收不到水环排水阀关闭信号，导叶将无法开启。此时机组低功率保护检测到输入功率小于整定值，将会引起跳机。该问题通过定期维护已得到很好的控制，同时结合转抽水时做好事故预想已基本能控制该跳机事件的发生。
4 结语
抽水蓄能电站机组在实际运行中能充分发挥运行工况灵活、响应速度快的特点，缓解电网峰谷差压力、提高电网运行综合效益。作为运行人员，做到熟知机组启动过程，加强对故障的分析，遇到突发故障时，可加快处理速度，从而有助于提高机组启动成功率。