水电厂机组过速保护系统的优化完善
水电厂机组过速保护改造技术分析
水电厂机组过速保护改造技术分析发布时间：2023-03-07T07:10:15.916Z 来源：《当代电力文化》2022年20期作者：蒋世凯[导读] 过速保护作为一种重要的水机保护方式，其在水电厂工作中产生着巨大作用。
蒋世凯贵州黔源电力股份有限公司引子渡分公司561105摘要:过速保护作为一种重要的水机保护方式，其在水电厂工作中产生着巨大作用。
良好的过速保护技术能够有效减小机组飞逸转速对机组造成的损害。
在水电厂机组工作阶段，很可能发生超负荷或因电力事故机组停机的情况时，这时机组的调速器将会失去对导叶的控制，或导叶在此时无法听从指令从而快速关闭，这就必然会导致机组转速不受控制，从而发生转速过速，而过速保护技术在此时就会启动，开启事故配压阀，从而关闭导叶。
由此可见，过速保护技术是水电厂不可或缺的重要手段，本文对过速保护改造技术进行了简要分析，以期为水电厂机组正常运转提供建议。
关键字:水电厂机组;设备过速;保护改造技术引言过速保护装置是水电厂机组正常工作的保障,它可以有效地减少水轮发电机发生过速、飞逸情况的几率,进而防止水电厂的正常工作遭受干扰。
但是针对目前水力发电厂的实际工作状况,由于传统的过速防护设备具有很多安全隐患,已无法达到水电厂对水轮发电机过速防护的需要,从而造成发电机在出现问题后立即停机运行会对水电厂造成很大伤害。
加强对水电厂机组过速保护改造技术的研究和设计是至关重要的。
1机组过速保护装置原理1.1结构原理控制门与过速环共同组成了一个发电机过速保护装置,这个装置的基本原理大致如下:在水轮机的主轴上安装了一个齿圈,使能够与机组的运行状况保持一致,在齿圈上会产生巨大的离心飞摆,并通过弹簧加以控制,当机组的转速正常时,簧片的重量将等于从离心摆得到的离心力,这样离心摆被紧紧保持的,但是如果发电机组正在超过容量的时候运转,此时在簧片上产生的压力差将会远远低于离心摆得到的离心力,此时产生离心摆动的簧片将向外甩出,并撞击到控制门上面的撞片,此时通过应急停止阀门的油道将被连通,发电机组也将终止运转,并由行控机构发布警报。
2024年小型水电站加装过速自动紧急停机保护装置(三篇)
2024年小型水电站加装过速自动紧急停机保护装置目前在地方小水电中普遍存在着始建于60～70年代的容量在几百kW以下的小型机组，这些小型机组由于当时技术原因或出于经济考虑，均未装设调速器，均是采用人工全手动控制导水叶开度。
随着地方电网的不断壮大以及联入大网，上述电站机组运行稳定性得以大大提高，且基本都是满出力地并网运行，不用人工时时跟踪控制，但随之而来的隐患也就产生了。
即当机端以上电气事故或故障解网时，由于此时机组导水叶处在全开位置，当故障跳闸瞬间机组转速迅速上升，极易飞车。
当机组台数较多时，这种现象将不可避免。
针对这种现象，笔者设想在投入资金不多的情况下给机组加装一套过速自动紧急停机保护装置，该保护设计思路是：(1)将手动导水叶开度控制轮盘加以改造，即在其上加装一个小齿轮盘，再在旁边一适当位置安装一电动机，电机轴上套一大齿轮盘，大小齿轮盘之间用链条传动，选取适当的齿数比，即实现导水叶开闭用电机传动。
(2)当机组故障解列时，机组转速急剧上升，机端电压也随之上升，利用机端电压上升这一信号控制电机，实现自动关闭导水叶。
笔者将这一设计运用于我公司下辖东风电站，经调试投运取得成功。
我公司东风电站投运于60年代末，装机3100kW，是罗甸县第一座水电站，机组调速方式是人工全手动轮盘控制。
正如前面所述现象，我县电网至xx年并入省网后，机组稳定性大为提高，但由于我县地方电网结构不尽合理，网上故障及解网故障频繁发生，造成该电站机组飞车事故多次。
据统计xx年至xx年间因多次发生飞车，致使2#、3#机组定子击穿各一次，1#机定子击穿3次(1#机因多次击穿已不能修复而报废)。
笔者设计的保护装置，其过电压继电器接至机端电压互感器，其整定值(一次动作值)为1.3～1.4Ue(Ue为发电机额定电压)，当发电机因故障解列，机端电压上升至整定值时，过电压继电器动作，其常开触点闭合，启动时间继电器。
该时间继电器的瞬动常开接点闭合，去启动电机，关闭导水叶。
一级过速保护存在的问题及其技术改造方案
１ 机 组 过 速保 护 的 配置 及 动 作 过 程
过速 保 护 系统 主要 由调速 器 急停 电磁 阀 、 速 过
限制器 电磁阀 、 事故 配压 阀 、 转速信 号继 电器 、 机械 纯 过速信号装置 、 事故 油源 、 水 阀 （ 进 或快 速 闸 门） 组 等 成， 这些装置通过机组事故保 护回路而 自动控制 。 新疆 伊犁 河流域 开发建设 局恰 甫其 海 电厂过速
０ 引 言
水 力机 械保护 在水力 发 电设 备保 护 中 占有 十分 重 要 的作 用 ， 护装 置的正 确动作 ， 保 对保 证设备 安全 可靠 运行 有 着 重 要 的意 义 。在 整 个 水 力 机 械 保 护
中， 危害且 影 响 最 大 的是 机 组 的 飞 逸 （ 速 ） 护 ， 过 保
（ 疆 伊 犁 河 流域 开发 建设 管 理 局 恰 甫 其 海 电厂 ， 疆 巩 留 新 新 ８ ５０ ） ３４ ０
摘
要 ： 绍 了 水 轮 发 电机 组 一 级 保 护 的配 置 与 动 作 过 程 ， 一 次 过 速 存 在 的 问 题 进 行 了 分 析 。提 出 』一 级 过 速 保 护 的 介 对 ，
满负荷 试 验 ， 导致 机 组 事 故 停 机 （ 级 过 速 动 也 一 作 ） 经 过多次 分 析并 根 据运 行 经验 得 知 ， 紧急 停 ， 在 机 情况 下 ， 力 机 械保 护将 过速 保 护 １ ５ Ｎ ＋主 水 ％ １ 配 拒动作 为过 速停机 条件 是存 在缺 陷的 。因为机组
阀 ， 而启动 事故配 压 阀 ， 从 给接力 器 的关 腔通 压力 油
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五强溪水电厂机械过速保护系统改造分析
五强溪水电厂机械过速保护系统改造分析摘要：水轮发电机组过速保护系统主要是由事故配压阀和机械过速保护装置组成。
在机组发生过速时，避免水轮发电机组发生飞逸现象。
本文结合五强溪电厂现有机械过速保护装置的实际应用情况，提出改造思路与方案。
关键词：机械过速保护装置；技术改造；水轮发电机组1五强溪水电厂现有机械过速保护系统介绍及存在的问题1.1五强溪水电厂现有机械过速保护系统介绍五强溪水电厂机组调速器机械过速装置由福伊特设计制造，结构包含安全摆、安全摆继动阀。
安全摆结构为一圆弧板上有两个孔，在其中一个孔内装动轴承，在测速齿盘的上端面固定两个销钉，其中一个和圆弧板上安装的滚动轴承孔相配合，圆弧板以此销为圆心转动，另一销钉直径较圆弧板上的孔径小得多，所以圆弧板套在锁钉里面后，还可以绕圆心转动，只不过是角度受到限制。
在圆弧板安装滚动轴承的那头端面，压有一根弹簧，弹簧力可由固定在测速齿盘的螺杆调节，当机组转动时，在圆弧板上产生离心力，装有滚动轴承那端受到约束，而另一端的离心力克服弹簧力及磨擦力使圆弧板转动一定角度，机组转速越高，圆弧板转动角度就越大，而弹簧力的大小可限制圆弧板的转动角度。
图1 五强溪电厂现有过速保护安全摆总装示意图及结构图如图1所示，安全摆继动阀由一根针塞来控制油路，针塞左端又被一抓爪形触头挡住，使针塞不能右移。
因抓爪形触头转动中心和针塞中心在一条线上，针塞尽管给触头向右的力，但没有产生扭转，如果突然在触头端部给一力F作用，使触头受到逆时针方向扭矩作用而转动，当偏转一定角度后，针塞右瑞失去抓爪形触头的支撑点，针塞马上右移较远行程。
作用在触头上的力F消失后，尽管复位弹簧给抓爪一顺时针扭矩作用，而针塞已将触头卡住不能复归，针塞在图中位置时，P油口的压力油经针塞的台阶流到A油口，然后去控制紧急关闭活塞，当针塞右移以后，P油口被封堵，而A和T油口相通排油，紧急关闭失去控制油而紧急关机，要想使针塞复位，就必须手动去按压左瑞的传动机械球柄，图示位置过速摆来动作，针塞处于正常位置，球柄被限位，不能再往下压。
防止水机保护误动与拒动的措施
防止水机保护误动与拒动的措施【摘要】在水电厂生产运营的过程中，对水机的保护有着十分重要的作用，这不仅可以使得水机的工作性能得到有效的提升，还增强了自身的可靠性和安全性。
文章首先对水机保护误动和拒动的原因进行分析，其次提出了相关的优化措施来对其进行处理，以供参考。
【关键词】水机保护；误动；拒动所谓的水机保护也就是指利用相关的安全保护系统，来对水电机组进行相应的保护，以避免它在运行的过程中出现问题，对整个水电厂生产运营有着严重的影响。
但是，从当前我国大多数水电厂在对水机进行保护的实际情况来看，时常会出现保护误动和保护拒动的情况，这就对水机的正常运行有着严重的影响，给水电厂的经济效益带来了巨大的损失，为此我们就需要对水机保护误动和拒动产生的原因进行分析，从而采用相应的技术措施，来对其进行处理。
下面我们就对防止水机保护误动和拒动措施的相关内容进行介绍。
1.水机保护误动和拒动原因分析在水电厂运营生产的过程中，人们在对水机进行保护的过程中，时常会出现误动和拒动的情况，这就对水机的正常运行有着严重的影响。
而导致水机保护误动和拒动现象产生的原因有很多，其中主要体现在以下几个方面。
第一，在现代化水电厂发展的过程中，人们主要是采用自动化机械元件来对产品进行生产。
如果水机在运行的过程中，其自动化元件出现了相应的故障问题，那么就十分容易导致自动化元件中发出错误的信号，这就对水机保护系统的工作性能受到影响，导致整个水机系统的质量出现问题。
第二，我们在对水机保护系统用进行设计安装的过程中，并没有对其实际情况进行考虑，这就十分容易导致人们在水机系统保护的过程中，存在着一定的问题，从而出现误动或者拒动的现象。
另外，在对其进行调试的过程中，如果没有安装相关的要求来对其进行处理，这也很容易导致水机的工作性能受到严重的影响。
第三，水机在使用的过程中，如果其二次回路结构受到外界环境的影响，或者出现接线松动的情况了，那么其二次回路就会出现短路或者断路的情况。
阐述水电厂机组过速保护改造技术
阐述水电厂机组过速保护改造技术很多水电厂[2]最初机组过速保护系统运用的方式有两种，一种是电气过速保护，同时将电气过速保护的整定值设为百分之一百五，另一种是机组过速[4]开关并联，而且机组过速保护的整定值亦设为百分之一百五。
一般情况下，机组过速设备所运用机组离心开关发生故障时会致使此运转不能正常进行，在这种很严峻的状况下，一定得全方面的对原来的的过速系统实行改造。
一、关于水电厂出现机组过速问题需要注意的问题1、发电机过速出现的飞逸问题面对这种状况，在对机组进行检查修护时，就应该针对发电机的过速保护展开模拟试验，以保证过速保护装臵的正常运行。
并且要对调速器的按时检测，预防出现发电机过速时因调速器引发的停机现象，致使飞逸问题的发生。
在检查修护过程中，应该以机组模拟过速实验为依据，观测验证机组的进水球阀紧急闭合的功能是否正常以及闭合时间符不符合规定。
针对转速高的机组必须装好事故配压阀，对及时对其清理查看，以保障机组运行的可靠安全。
当运行中机组出现甩负荷时，值班员加强监视机组转速上升情况，如果到达二级过速而过速保护没有动作时，应立即启动紧急事故停机按钮完成事故停机。
2、调速器油压低的问题面对这种状况，在对机组检查修护过程中，要同时检测验证压力传感器等设备是否正常，以及调速器油压和油位的高低，切实保障各种信息的正常输出。
针对调速器油压装臵油位和油压出现的状况，在油压降低而油位升高的时候，一定要按时对油压装臵实施补气措施，以保证其符合正常规定。
在机组运行当中，如若出现因油压太低导致警报响的情况，一定要即使对其检测管理，同时要及早让专业人员处理，使其恢复正常如果由于调速器油压装臵。
3、发电机制动气源消失的问题一定要按照一定期限检测查看制动气系统是否正常，并且要即使清理更换空压机机油，同时要切实保证制动气系统的阀门以及管路等没有出现漏气状况。
在机组运行市，为保证气源压力的正常，一定要强化对发电机制动气源的监护管理。
1000MW机组给水泵小机TSI超速系统的可靠性优化
1000MW机组给水泵小机TSI超速系统的可靠性优化发布时间：2021-05-08T03:30:54.834Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：张若龙冷静张博高国锋何青尔[导读] 超速是最危险的情况之一，如不加以控制，会造成机组重大的事故，导致飞车的危险。
华能沁北发电有限责任公司摘要：针对华能沁北电厂#6机组给水泵汽轮机TSI超速保护在机组运行期间误动，导致给水泵汽轮机跳闸，经可行性分析后对给水泵汽轮机TSI超速保护进行了改造，有效降低了保护给水泵汽轮机TSI超速保护误动的隐患。
同时通过信号发生器对TSI超速报警及保护信号进行了传动，有效验证了改造后的给水泵汽轮机TSI超速保护的可靠性，确保设备稳定运行。
关键字：TSI超速保护;CSI6300SIS;传动实验Abstract: aiming at the TSI overspeed protection of the feed pump turbine of unit No.6 in Huaneng Qinbei Qower Generation, which was mistakenly moved during the unit operation, causing the feed pump turbine to trip, the TSI overspeed protection of the feed pump turbine was reformed after the feasibility analysis, which effectively reduced the potential danger of TSI overspeed protection of the feed pump turbine. At the same time, TSI overspeed alarm and protection signal are transmitted through the signal generator, which effectively verifies the reliability of TSI overspeed protection of the modified feed pump turbine and ensures the stable operation of the equipment.Keywords: TSI overspeed protection; CSI 6300 SIS; Transmission experiment0引言TSI(Turbine Supervisory Instrument)系统能连续地监测汽轮机的各种重要参数，例如：可对转速、超速保护、偏心、轴振、盖（瓦）振、轴位移、胀差、热膨胀等参数进行监测，帮助运行人员判明机器故障，使得这些故障在引起严重损坏前能及时遮断汽轮发电机组，保证机组安全。
超超临界百万机组汽轮机超速保护系统优化与改造
超超临界百万机组汽轮机超速保护系统优化与改造摘要：上海汽轮机厂超超临界机组转速测量探头安装使用环境、超速保护回路一直存在一些问题和隐患，国内出现了多起由于超速保护系统工作异常导致的机组不安全事件和非停事件的发生。
因此，总结了该类型机组不安全事件和非停事件的原因分析报告，提出了超超临界百万机组汽轮机超速保护系统集成优化与综合改造，确保该类型故障不再发生，提高机组的安全生产运行的可靠性。
优质服务于国家一带一路建设，提升中国企业世界品牌优质、可靠性，为共建人类命运共同体做出应有之贡献。
关键字：百万机组；超速保护系统；优化与改造0 引言目前，国内所采用的1000MW汽轮机组多来自上海汽轮机有限公司、东方汽轮机厂与哈尔滨汽轮机有限公司。
上汽超超临界机组汽轮机超速保护系统取消了传统的机械危急遮断器，由2套电子式的超速保护装置构成，采用德国BRAUN公司的E16型三通道转速监测系统，每套超速保护装置包括3个转速模块和1个测试模块，当其中任何一套装置动作后使汽轮机跳闸，所有高、中压主汽门和调门油动机的跳闸电磁阀将失电，阀门在关闭弹簧的作用下快速关闭，使汽轮机组停机。
电超速设计为失电调机，超速保护装置的动作信号经过三取二后，通过硬回路直接切断电磁阀控制回路的电源，快速停机，超速保护装置的动作信号还同时送到ETS保护系统的处理器，在软件逻辑里再进行三取二的逻辑处理实现跳机。
汽轮机转速测量系统的实际应用过程中，不可避免会遇到各种问题，因此，为了保证汽轮机转速测量系统各项优点的充分发挥，必须根据发电企业汽轮机发电机组实际情况针对相应问题提出有效性、可行性的改进措施。
由于发电企业汽轮机发电机组条件及现状的差异性，所遇到的汽轮机转速测量系统的应用问题也会有所不同。
因此，本项目主要结合典型实例进行分析，提供可借鉴性的汽轮机转速测量系统应用实践经验。
1 机组设备概况国华印尼爪哇电厂1号机组，其主设备采用上海汽轮机有限公司引进西门子技术生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，该汽轮机采用全周进汽+补气阀调节配汽方式，机组采用9级回热抽汽。
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情 况 ，事 故 配 压 阀 可 以 及 时 动 作 停 机 ，防止机组飞
(2) 第 2 级过速保护动作；
逸 ，若不能正常投人，隐患是巨大的。 (2) 原过速保护都属于电气过速保护，万一机组
(3) 纯机械过速保护动作。
i 为满足机组调节保 正值的要求，事故配压阀的关
甩负荷过程中同时发生电气元器件本身故障或者全 机时间需要参照调速器的关机时间，具体可综合考虑
备注:1ZXZ、2ZXZ分 别 为 第 1、2套转速测控器
图 2 原 第 2 级过速保护动作原理图
在实际运行中，调速器包含1个紧急停机电磁阀, 具有紧急停机功能。若机组过速，转速测控器就能及 时检测到，并通过计算机监控系统将检测结果传递给 调 速 器 ，调速器接收到检测结果后就会给紧急停机电 磁阀下达动作指令，控制主配压阀关闭导叶接力器。
电厂主阀采用球形阀，当 第 2 级过速保护动作 时 ，紧急关闭截断水流，防止事故扩大。球形阀控制
收稿日期：2018-03-12 作者简介：程言忠(1983-)，男 ，工程师，从事发电厂生产管理工作。
42
水电站机电技术
第 41卷
系 统 由 一 个 球 形 阀 P L C 电 气 控 制 箱 、一 套 液 压 操 作
收到任意一套转速测控器的机组1 15%额定转速输
出信号，导叶在空载以上，且调速器 故 障 ，则启动事 故停机流程。第 2 级过速保护动作原理是:同时收 到任意一套转速测控器的机组1 1 5 % 额定转速输出 信号和任意一套转速测控器的1 5 0 பைடு நூலகம் 额定转速输出
信 号 ，则启动紧急事故停机流程。过速保护动作流
中 图 分 类 号 ：TV734.4
文 献 标 识 码 ：B
DOI ：10.13599/ki.l 1-5130.2018.08.012
文 章 编 号 :1672-5387(2018)08-0041-03
0 引言
水电厂机组过速一般发生在机组甩负荷或空转 情 况 下 调 速 器 失 灵 时 ，其 后 果 是 有 可 能 导 致 机 组 部 件损坏，甚至是机组出现飞逸造成重大事故。因此， 机 组 过 速 保 护 的 可 靠 动 作 ，对 于 电 厂 的 安 全 稳 定 运 行至关重要。
系统 阀 组 、一 个 差 压 控 制 器 和 一 个 压 力 开 关 组 成 。
液压操作系统阀组接受PLC指 令 ，控制球形阀接力
器 的 开 关 、工 作 密 封 的 投 入 和 退 出 。差 压 控 制 器 和 压力开关用于提供平压信号。
〔 非停机态~
事故配压阀安装于主配压阀至接力器油管路
中 ，其液压原理图见图4 。
响 调 速 器 到 接 力 器 的 油 路 畅 通 ，当 电 磁 阀 换 向 阀 接 收到电气信号或纯机械过速保护装置的液压油信号
2 存在的问题
后 ，动作事故配压阀，切断调速器至接力器的油路，
压 力 油 直 接 从 事 故 配 压 阀 进 入 接 力 器 关 闭 侧 ，使接
(1)
由 图 1、图 3 可以看出，原过速保护没有动作力器关闭导叶而停机。
1
1.5
s
.
1
1 1 调速器故障丨
I1 事故停机
i
▼
★
1紧停至调速器1 丨分机组开关丨 1正常停机
图 1 原第 1 级过速保护动作流程图
机 组 过 速 115% (1ZXZ) 机 组 过 速 150% (1ZXZ)
1 原过速保护系统动作原理
原过速保护的配置分两级，第 1 级保护动作定 值 为 1 1 5 % 额定转速，第 2 级保护动 作 定 值 为 150% 额定转速，其转速测量装置由2 套转速测控器组成，
某水电厂原过速保护系统由调速器、事故配压阀、 主阀、转速测控器、电磁阀、相关控制回路和逻辑等组 成 ，鉴于机组过速保护的重要性，针对原过速保护系统 中存在的安全隐患，电 厂 对 系 麵 行 了 升 级 雌 。
K 程 如 图 1~3所 7 。
(非停机态)
任一机组过速
IY 115%+导叶空载以上
i l |
调速器主配压阀
— —p
电磁阀换向阀
^^1
I司 工事 瓶 麵
i
____________________
接力器 至滤油器压力油p 或机械过速控制油
图4 事故配压阀液压原理图
事故配压阀为失压动作。正 常 情 况 下 ，电磁阀 换向阀不动作，事故配压阀处于图4 所示位置，不影
图 3 原第2 级过速保护动作流程图
事 故 配 压 阀 。主要 原 因 为 原 事 故 配 压 阀 因 设 计 不 合
事故配压阀在满足下列条件之一时动作：
理 ，满足不了机组调节保证值的要求，无法投入。鉴
(1) 收 到 任 意 一 套 转 速 测 控 器 的 机 组 1 1 5 % 额
于实践中调速器可能会出现主配压阀拒动等失控的 定转速输出信号，导叶在空载以上，且调速器故障；
第 41卷 第 8期 2018年 8 月
水电姑机电技求
Yol.41 No.8
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
Aug.2018
41
水电厂机组过速保护系统的优化完善
程言忠
(浙江浙能华光潭水力发电有限公司，浙 江 杭 州 311322)
摘 要 ：对某水电厂原机组过速保护系统动作原理进行了介绍，针对该保护系统中存在的问题，从更换事故配压
阀、加装纯机械保护装置、对 球 形 阀 PLC控制回路进行改造等方面提出了改进措施，对改进后的效果进行了验证，
对类似水电厂机组过速保护系统的升级改造具有参考价值。
关键词 ：水 电厂;机组;过速保护系统；改造
厂 交 、直流电源消失的情况，机组过速将无法控制， 接力器移动规律、转社升和压力上升等进行整定。
事故的后果难以想象。
⑶原球形阀控制系统PLC仅有一套交流220 V
电源输入，当机组甩负荷造成第2 级过速保护动作
当 机 组 完 全 停 止 后 ，使 调 速 器 恢 复 至 正 常 停 机 位 置 ，此时方可使事故配压阀复归，在机组开机条件 中 ，应加入事故配压阀复归判据。
PT 第 1 套转速测控器配置霍尔开关和发电机 信 号 ， 第 2 套转速测控器配置发电机PT信号。
第 1 级过速保护动作原理是:收到任意一套转 速 测 控 器 的 机 组 1 1 5 % 额 定 转 速 输 出 信 号 ，且导叶
S 在 空 载 以 上 ，则 延 时 1.5 启动事故 停 机 流 程 ，或者