一次调频与水轮发电机组运行状况的分析

摘要：一次调频对电网侧保证电网安全稳定运行的作用是非常重要的，而在电厂侧由于一次调频的投入，负荷将变动频繁，造成一些部件来回多次运动，将造成部分设备的疲劳损坏，严重时可能引发重大设备事故。针对水轮发电机组在一次调频时的运行状况，可从管理角度、维修角度和运行角度采取行之有效的措施，减小危害。 关键词：一次调频 管理 维修 运行

随着科学技术的飞速发展，电力系统已经进入了大电网、超高压的时代，对频率、电压的要求越来越高，一个微小的偏差可能引起电网崩溃，造成严重的经济损失，对社会带来严重危害。一次调频是指当电网频率偏移额定值时，发电机组调节控制系统自动控制机组有功功率的增加（频率下降时）或减少（频率升高时）以便电网频率迅速回到额定值范围的特性。所以为了确保电网的安全稳定运行，电网公司要求，新入网的电厂必须具备一次调频功能，已投入运行的电厂单机容量达到10MW的机组必须进行调试和参数更改，使其具备一次调频功能。一次调频对电网侧保证电网安全稳定运行的作用是非常重要的，而在电厂侧由于一次调频的投入，负荷将变动频繁，造成一些部件来回多次运动，将造成部分设备的疲劳损坏，严重使可能引发重大设备事故。

据调查，负荷的频繁调整，在一些电厂曾出现以下情况：调速器钢丝绳拉断，造成机组停机；导叶接力器推拉杆并帽螺丝松动，引起变位，造成停机时导叶不能关完；双连臂定位销跳出、剪断销跳出；轴承温度升高，油盆垫子损坏，油盆漏油增大；机组振动增大，电刷磨损严重，一些固定螺丝松动；导叶接力器密封圈磨损，出现浸油；调速器油泵启动频繁，接触器烧坏。

运行方式有了历史性的转变，电厂和电网必须共同承担社会责任，确保电

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网的安全稳定运行。一次调频投入，负荷小范围内频繁调整。据电厂统计，一天内明显负荷调整100多次，负荷曲线极不规则，同一负荷曲线极不平滑。由于有些电厂机组部分主辅设备已达到使用寿命，检修人员技术有限，检修、安装工艺存在差异，影响设备在特殊运行方式下的安全、稳定运行。

调频就是电厂的各机组根据电网的频率来调整各机组的出力来保证电网的频率变化在允许的范围内，频率调整分为一次调整和二次调整。随着计算机监控系统在水电厂的不断运用和完善，水电厂大多实现了综合自动化，由电站EDC、AGC经过PID计算后，根据机组优先系数和躲开机组负荷振动区来分配负荷，在调速系统中改变频率死区和调差系数，达到一次调频的作用，确保电网安全、稳定运行。一次调频过程水轮发电机组的运行状况：

一、机组调频时，有功负荷小范围调整频繁，导叶接力器、控制环、双连臂、剪断销和推拉杆频繁往复运动，极易造成各传动部件疲劳和磨损，发生紧固件松动，造成剪断销剪断、推拉杆并帽螺丝转动、双连臂拉脱等情况，引起机组不正常运行或非计划停运；另外由于传动部件的磨损，可能破坏密封装置，增大漏水量，降低水轮机效率，还可能扩大故障，引发事故发生。

二、由于负荷频繁调整时，机组不可能避免在低负荷和振动区运行，空蚀加剧，破坏过流部件的良好工作面，特别是尾水管壁和叶片表面，增大了水力损失，大大降低水轮机效率。

三、调速系统的影响：由于负荷频繁调整，调速器各元件频繁动作，机械部件疲劳和磨损加重，可能引起电磁阀发热、主配压阀卡死、操作油路堵赛等异常情况，造成调速器不能调整负荷，另外还会引起引起调速器调节特性变坏，造成机组失控。由于调速器动作频繁，油压装置油泵频繁启动，据电厂观察机

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组在特殊运行方式期间，调速油泵20分钟启动一次，平常一个小时启动一次，这样电机频繁启动，可能烧坏电机，引起事故低油压。负荷的频繁调整，压力油管将承受很大的冲击力，可能引起油管破裂，大量漏油，引发事故。

四、引起接力器钢丝绳拉断，支座螺丝松动。钢丝绳拉断，对于三级电站来说，机组将保持原来负荷不变，但调速器无反馈信号，机械柜导叶开度显示为零，机组不能调整负荷。接力器支座螺丝松动可能引起接力器变位，推拉杆不能正常运动，不能调整负荷。

五、轴承温度的影响：机组负荷调整频繁，造成机组振动、摆度增大，各导轴承温度升高，特别是水导轴承升高明显，影响机组出力。

针对水轮发电机组在一次调频时的运行状况，必须对症下药，采取有效措施，尽量降低一次调频带来的危害。可从管理角度、维修角度和运行角度采取行之有效的措施。

一、管理角度：及时制定有效防范措施，从专业技术角度定期排查设备，对设备采取“状态检修”方法，对一些部件提前检修周期，针对问题处理，制定应急预案，有效处理突发事件。针对特殊运行方式，完善制度，从管理和制度的角度规范日常工作；及时布置小修非标项目的征集工作，对一些负荷频繁调整带来的隐患，在机组小修时，要求小修单位，进一步排查和处理；领导及管理人员，每周对车间设备进行一次特殊巡检，及时对运行作出指导和反馈意见。从管理层面的角度来控制负荷频繁调整带来的危害。

二、维修角度：对设备做好日常消缺工作，从维修质量的角度定期排查设备；每周对车间设备进行一次特殊巡检，对一些异常情况及时消除。在机组小修和大修中认真落实“三项措施”，做好质量监督和验收工作，确保检修质量；

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采取一些防范措施，将螺丝焊紧，防止转动，用扁铁或钢筋将双连臂两端焊起，减小螺丝承受的力量，防止双连臂拉脱；对振动引起的一些螺丝松动，及时紧固；对调速油泵加强维护，确保安全、可靠。

三、运行角度：

（一）值班员转变观念，充分认识机组在调频、调峰时对各部件的影响，加强学习，严格按照“特巡”要求做好巡回检查，发现异常及时汇报、处理。结合实际情况，认真履行“巡检工单”，提高巡检质量，缩短设备巡检周期，并将导水机构、调速系统、尾水人孔门等列为特巡内容。负荷大范围调整时，及时对上述部件进行检查。每天严格按照“特殊巡检规定和记录”，做好巡回检查工作，到岗、到位。

（二）针对性培训，分析可能发生的情况：

1.推拉杆并帽螺丝松动，引起推拉杆转动，造成停机时导叶不能关完； 2.机组振动、摆度增大，水导瓦温升高；

3.导叶位移传感器钢丝绳拉断，造成调速器容错控制，导叶开度无显示或无反馈；

4.剪断销剪断，造成不能调整负荷，若多颗剪断时可能发生不安全的情况。 5.尾水人孔门漏水，造成集水井起动频繁，还可能引发水淹厂房事故。 （三）确定重点检查部位：由于此运行方式有功负荷调整频繁，导叶接力器、控制环、双连臂和导叶推拉杆往复运动，故确定重点检查部位是：调速器（油压装置、主配压阀及销钉）、导叶接力器（地脚螺丝、位移传感器钢丝绳）、油管（法兰处是否漏油）、推拉杆、传动销、剪断销、机组温度、机组振动、尾水人孔门；检查机组声音是否正常、有无异味和振动值改变的情况；检查导轴

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承的油色、油位及油循环情况；检查各冷却器的温度均匀度，如出现个别冷却器温度较高时可能是堵塞或进水不均匀造成，要及时反冲洗或调整水压和冷却器的进水量达到平衡；检查机坑的漏水量是否正常，如积水增多，要检查排水口是否堵塞，及时疏通；检查导水机构的情况，如发现双连臂、双连板、定位销变为或突起，要及时用锤敲下；发现剪断销剪断要及时更换处理；发现控制环、推拉杆等变位较大缺陷时，应及时汇报厂领导和调度，停机处理。

（四）加强与调度的联系，尽量避免在振动区和低负荷区运行，减小空蚀破坏。做好事故预想和反事故演习，并不断进行演练，在发生异常时及时处理，避免事故发生。

一次调频是保证电网安全稳定运行的需要，电厂必须承担更多的电网责任。一次调频对水轮发电机组会带来一些预见不到的危害，电厂只有从管理角度、维修角度和运行角度层层落实，提前发现一些安全隐患，尽量将危害降到最低，确保电网安全稳定运行的同时，确保水轮发电机组正常、高效、安全运行。

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