惠州市白盆珠水庫電廠增效擴(kuò)容改造工程探究

惠州市白盆珠水庫工程管理局 劉蘇程

針對水電站項(xiàng)目建設(shè)而言，為滿足穩(wěn)定運(yùn)行的要求并發(fā)揮水力發(fā)電的功能，落實(shí)好電氣設(shè)備的有效安裝就成為重中之重。如電氣設(shè)備安裝存在缺陷，就可能會對水電站的安全可靠運(yùn)行產(chǎn)生影響，不僅會對水電站的預(yù)期功能帶來影響，更會造成嚴(yán)重的安全隱患。所以在水電站建設(shè)中需落實(shí)對電氣設(shè)備的規(guī)范安裝，并能夠促使其有效運(yùn)行。除把握電氣設(shè)備安裝環(huán)節(jié)外還要考慮到后續(xù)調(diào)試管理，從而明確隱患和問題，滿足既定的優(yōu)化運(yùn)行要求。

1 水電站電氣設(shè)備安裝質(zhì)量的控制要素

水電站電氣設(shè)備安裝質(zhì)量控制關(guān)鍵要素在于：保障安裝施工方案及對應(yīng)技術(shù)的準(zhǔn)確性。只有保證技術(shù)的準(zhǔn)確性才能讓管理工作變得更加有效，從而奠定基礎(chǔ)，落實(shí)水電站的質(zhì)量控制。如安裝方案與安裝技術(shù)出現(xiàn)問題，就會對整體的電氣設(shè)備安裝質(zhì)量帶來一定的影響，從而出現(xiàn)返工的問題，影響整體建設(shè)進(jìn)度；注重電氣設(shè)備材料采購質(zhì)量控制。針對水電站電氣設(shè)備所使用材料而言，它本身是質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。在實(shí)際的安裝環(huán)節(jié)，基于電氣設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求與操作適用范圍，在落實(shí)成本控制的前提下合理實(shí)施電氣設(shè)備與材料的選擇，以此來滿足質(zhì)量的控制；合理構(gòu)建質(zhì)量保障體系。為實(shí)現(xiàn)水電站電氣設(shè)備安裝管理與運(yùn)行質(zhì)量的提升，就需通過質(zhì)量保障體系實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備安裝與調(diào)試管理工作的落實(shí)，以此來確保各項(xiàng)工作、各個環(huán)節(jié)都有序開展。所以重點(diǎn)關(guān)注質(zhì)量的控制要素，才能為后續(xù)掌握安裝要點(diǎn)提供明確的方向[1]。

2 水電站電氣設(shè)備安裝及調(diào)試管理實(shí)例分析

針對水電站電氣設(shè)備安裝與調(diào)試管理，在了解工程基本概況的基礎(chǔ)上做好設(shè)備安裝質(zhì)量控制分析，再搭配上調(diào)試管理技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對水電站電氣設(shè)備安裝與調(diào)試管理的基本分析與探討。

2.1 工程概況

地理位置及對外交通。白盆珠水利樞紐工程位于東江支流西枝江上游的惠東縣白盆珠境內(nèi)，下距白盆珠鎮(zhèn)約1.5km，距惠東縣城約37km。壩址左岸有鄉(xiāng)道與縣道X212連接，縣道X212直通省道S356；右岸也有鄉(xiāng)道與省道S356連接，工程對外交通較為方便。

本次增效擴(kuò)容改造工程主要任務(wù)：在不增加原有機(jī)組臺數(shù)的基礎(chǔ)上對白盆珠電廠的機(jī)電設(shè)備和配套設(shè)施進(jìn)行更新改造，將電廠裝機(jī)容量 由1×15000kW+1×12000kW改 造 擴(kuò) 容 為2×15000kW。建設(shè)內(nèi)容：更換2號機(jī)組水輪機(jī)及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，整體更換2號機(jī)組發(fā)電機(jī)；同等級更換廠內(nèi)橋式起重設(shè)備；原近區(qū)隔離變壓器兩臺合并更換為一臺S11-4000/10；更換兩臺廠用變壓器、110kV隔離開關(guān)、10kV開關(guān)柜等；綜合自動化系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、繼電保護(hù)、二次接線、電源系統(tǒng)、圖像監(jiān)視系統(tǒng)等改造；更換進(jìn)水口快速閘門啟閉機(jī)、進(jìn)水口事故檢修閘門啟閉機(jī)、尾水檢修閘門啟閉機(jī)；對主、副廠房進(jìn)行粉刷及裝修；改造1號水輪機(jī)組水導(dǎo)軸承、軸瓦、接力器；改造1號機(jī)組剎車裝置；更新1號、2號機(jī)組調(diào)速器；更換1號、2號機(jī)組測溫制動屏；新增一套微機(jī)五防系統(tǒng)及與供電部門聯(lián)絡(luò)通訊屏等。

2.2 設(shè)備安裝質(zhì)量控制

在進(jìn)行該工程項(xiàng)目電氣設(shè)備安裝進(jìn)程中需重點(diǎn)落實(shí)質(zhì)量控制。工作實(shí)施如下：

在施工規(guī)劃中做好電氣設(shè)備安裝的基本工作，能結(jié)合廣東省惠州市白盆珠水庫工程管理局電廠增效擴(kuò)容改造工程初步設(shè)計(jì)報告和施工規(guī)程文件提出設(shè)備安裝控制目標(biāo)及質(zhì)量控制目標(biāo)。基于總體目標(biāo)的要求分析，落實(shí)施工質(zhì)量控制措施，避免質(zhì)量隱患的出現(xiàn)，規(guī)避安全事故的發(fā)生；第二，在工程施工中，施工單位根據(jù)自身人員、機(jī)械、材料及其它施工資源科學(xué)、合理地做好各個分部工程的施工進(jìn)度計(jì)劃，加強(qiáng)現(xiàn)場各施工段間的銜接與配合，突出整個工程中關(guān)鍵線路上的施工項(xiàng)目及控制性工程的施工進(jìn)度控制工作，我局基于防洪供水需要、惠州市三防辦和東江流域管理局調(diào)度意見和電力部門負(fù)荷情況、現(xiàn)場氣候因素和工程進(jìn)展實(shí)際情況，對施工進(jìn)度安排進(jìn)行不斷地調(diào)整和優(yōu)化。

第三，構(gòu)建質(zhì)量保障體系。建設(shè)單位成立惠州市白盆珠水庫電廠增效擴(kuò)容領(lǐng)導(dǎo)小組和惠州市白盆珠水庫電廠增效擴(kuò)容現(xiàn)場管理小組，制訂了《項(xiàng)目法人責(zé)任制度》、《工程建設(shè)管理規(guī)章制度》、《工程項(xiàng)目財務(wù)管理辦法》、《工程部職責(zé)》、《辦公室職責(zé)》、《安全職責(zé)》、《質(zhì)檢職責(zé)》、《工程驗(yàn)收程序》等規(guī)章制度；第四，保障資源配置合理性，能直接與合同規(guī)定的要求相互匹配起來。設(shè)備供應(yīng)商能積極配合業(yè)主單位與監(jiān)理單位，將材料設(shè)備的交貨驗(yàn)收工作落實(shí)，以此來保障設(shè)備、材料質(zhì)量滿足要求?？偝邪截?fù)責(zé)合同規(guī)定供貨范圍及機(jī)組改造工程設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、出廠前試驗(yàn)、包裝、發(fā)運(yùn)、交貨、現(xiàn)場安裝、現(xiàn)場試驗(yàn)、試運(yùn)行、培訓(xùn)活動及所有其它技術(shù)支持等工作，供貨范圍包括了設(shè)備、技術(shù)資料、專用工具、備品備件等。保證所有設(shè)備都有出廠資料和合格證。

第五，基于設(shè)計(jì)文件和本工程實(shí)際情況合理設(shè)置項(xiàng)目劃分。本工程劃分為1個單位工程、7個分部工程、123個單元工程。7個分部工程分別為：廠房建筑工程；水輪發(fā)電機(jī)組安裝；水力機(jī)械輔助設(shè)備安裝；計(jì)算機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝；金屬結(jié)構(gòu)及起重設(shè)備安裝；升壓站設(shè)備安裝；電氣設(shè)備安裝。其中2#機(jī)組軸線調(diào)整安裝等7個單元工程為關(guān)鍵部位單元工程。

2.3 調(diào)試管理技術(shù)的應(yīng)用

惠州市白盆珠水庫電廠2號水輪發(fā)電機(jī)組啟動調(diào)試方案：

2.3.1 機(jī)組啟動前檢查及充水試驗(yàn)

水輪機(jī)部分檢查、調(diào)速系統(tǒng)及其設(shè)備的檢查、發(fā)電機(jī)部分檢查、輔助設(shè)備檢查、電氣設(shè)備檢查、電氣一次設(shè)備檢查、勵磁系統(tǒng)檢查、電氣控制及保護(hù)回路檢查。壓力鋼管充水：檢查并確認(rèn)2#機(jī)組進(jìn)水口閘門啟閉機(jī)及2#機(jī)組快速閘門操作電源正常。通過1#機(jī)組向流道內(nèi)灌水，待2#機(jī)組尾水閘門平壓后提起2#機(jī)組尾水閘門。操作2#機(jī)組快速閘門，將2#機(jī)組快速閘門提至充水位置，等待2#機(jī)組壓力管道至導(dǎo)葉前段水壓與進(jìn)水口水壓均壓。充水過程中通過水利測量儀表盤壓力及各機(jī)組各組合縫處情況，若有異常立即報告啟動委員會并停止充水。

2.3.2 機(jī)組動態(tài)調(diào)試

機(jī)組空運(yùn)轉(zhuǎn)下調(diào)速器試驗(yàn)：手動開機(jī)。手動開啟調(diào)速器開機(jī)，待機(jī)組空轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，在調(diào)速器電氣柜各環(huán)節(jié)檢查正確后進(jìn)行手動、自動調(diào)節(jié)試驗(yàn)；檢查開、關(guān)機(jī)時間。如不符合要求則進(jìn)行調(diào)整調(diào)速器進(jìn)行手、自動運(yùn)行切換試驗(yàn)；進(jìn)行手動停機(jī)。操作和檢查內(nèi)容與第一次啟停相同。

機(jī)組自動開、停機(jī)試驗(yàn)：啟動前檢查調(diào)速器應(yīng)處于“自動”位置，功率給定于“空載”位置，頻率給定于額定頻率，調(diào)速器參數(shù)在空載最佳位置。水力機(jī)械保護(hù)投入。自動開機(jī)條件已具備。在機(jī)旁或中控室計(jì)算機(jī)上操作開、停機(jī)開關(guān)。檢查下列各項(xiàng)：檢查自動化元件能否正確操作，可編程自動化執(zhí)行是否正確。記錄自發(fā)出開機(jī)脈沖至機(jī)組轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速的時間。觀察接力器動作情況、記錄行程值、擺動值和擺動次數(shù)。推力瓦及各軸瓦升溫情況和溫度。檢查調(diào)速器動作情況。機(jī)組自動停機(jī)試驗(yàn)。按停機(jī)按鈕使機(jī)組自動停機(jī)。記錄自停機(jī)脈沖發(fā)出至轉(zhuǎn)速降至制動加閘轉(zhuǎn)速的時間。記錄自動加閘至轉(zhuǎn)速降為零的時間。檢查轉(zhuǎn)速繼電器動作是否正確，調(diào)速器及自動化元件動作是否正確。檢查自動閘解除及下落情況。

發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子及其絕緣檢查：停機(jī)狀態(tài)測量發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子絕緣電阻和吸收比。

水輪發(fā)電機(jī)組升壓試驗(yàn)：發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)投入，勵磁系統(tǒng)投入，輔助設(shè)備及信號回路電源投入，機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)投入。自動開機(jī)，使機(jī)組處于空載狀態(tài)，各軸瓦瓦溫正常，運(yùn)行正常。監(jiān)視發(fā)電機(jī)振動及擺度正常，測量發(fā)電機(jī)PT二次側(cè)殘壓及其相間電壓的對稱性應(yīng)正常，相序正確；手動升壓至50%Ue時檢查下列內(nèi)容：發(fā)電機(jī)及引出母線、發(fā)電機(jī)出口10.5kV斷路器、勵磁變壓器等設(shè)備的帶電情況。機(jī)組運(yùn)行中各部分振動及擺度的變化情況。電壓回路二次側(cè)相序、相位和電壓值的正確性，二次回路應(yīng)無短路；繼續(xù)升壓至100%Ue時重復(fù)檢查以上內(nèi)容。在機(jī)組升壓過程中檢查低壓和過電壓保護(hù)動作的正確性情況，在100%Ue下測量發(fā)電機(jī)軸電壓。將發(fā)電機(jī)電壓降至最低，錄制發(fā)電機(jī)空載特性曲線（發(fā)電機(jī)定子電壓與勵磁電流上升和下降的關(guān)系曲線）。將發(fā)電機(jī)勵磁電流升至額定勵磁電流，記錄定子激磁對應(yīng)的最大電壓值，然后將定子電壓調(diào)至1.3Ue，持續(xù)3分鐘作定子線圈匝間耐壓試驗(yàn)。分別在50%和100%Ue下跳開滅磁開關(guān)，檢查滅磁裝置滅磁情況。

發(fā)電機(jī)組空載下勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)整和試驗(yàn)：對勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)手動和自動狀態(tài)下的起勵進(jìn)行檢查，對手動起勵時當(dāng)電壓升到100%Ue時起勵磁裝置工作應(yīng)正常，自動起勵定子電壓升至70%Ue勵磁裝置工作正常。檢查勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電壓調(diào)整范圍應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。用示波器檢查功率柜內(nèi)整流橋可控硅輸出波形，檢查控制脈沖在時間軸上分布應(yīng)均勻、大小變化一致，可控硅開通角一致，移相脈沖工作可靠、不掉相，調(diào)節(jié)過程中不突變。自動勵磁調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能在發(fā)電機(jī)空載額定電壓Ue的70～110%范圍內(nèi)可連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)空載額定轉(zhuǎn)速下勵磁調(diào)節(jié)裝置手動控制單元的調(diào)節(jié)范圍應(yīng)在發(fā)電機(jī)額定電壓Ue下的10～110%內(nèi)可連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)；錄取帶自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)電壓一頻率特性曲線，步驟如下：手動開機(jī)至空載額定轉(zhuǎn)速。勵磁在自動狀態(tài)下起勵、母線建壓至Ue，可編程調(diào)速器轉(zhuǎn)為手動運(yùn)行。手動調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開限調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。記錄頻率在45～55Hz內(nèi)的機(jī)端電壓變化值（頻率變0.5Hz機(jī)端電壓變化值≦±0.25%Ue）繪制Ue—Hz特性曲線；進(jìn)行逆變滅磁試驗(yàn)，檢查逆變滅磁工作情況。

發(fā)電機(jī)組空載并列試驗(yàn)：確認(rèn)同期回路的正確性（包括待并系統(tǒng)和系統(tǒng)的電壓表、頻率表及同步表，同步檢查斷路器的正確性）；手動模擬并列：將110kV系統(tǒng)電壓經(jīng)主變高壓側(cè)開關(guān)、主變壓器引到10.5kV母線（發(fā)電機(jī)出口斷路器處于斷開狀態(tài)，手車柜置于試驗(yàn)位置）。確認(rèn)發(fā)電機(jī)斷路器分合正常，重復(fù)檢查發(fā)電機(jī)出口斷路器手車柜在試驗(yàn)位置。機(jī)組空運(yùn)轉(zhuǎn)正常，投入勵磁裝置，使發(fā)電機(jī)母線建壓至Ue。手動模擬同期操作：在開關(guān)合閘瞬間，同時檢查接入的電壓表顯示回零、同步檢查繼電器接點(diǎn)閉合、同步表同時過同步點(diǎn)、斷路器合閘正常。同期裝置的工作正確后跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器，將出口斷路器手車柜置于試驗(yàn)位置；自動模擬并列：在手動準(zhǔn)同期試驗(yàn)結(jié)束后再進(jìn)行自動準(zhǔn)同期并列試驗(yàn)。

發(fā)電機(jī)組帶負(fù)荷試驗(yàn)：水輪發(fā)電機(jī)組帶負(fù)荷試驗(yàn)。同期回路工作正確，可做正式并列試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)。調(diào)節(jié)機(jī)端電壓和頻率使與系統(tǒng)一致，投入2#發(fā)電機(jī)出口開關(guān)506的同期回路，投入同期系統(tǒng)，精確調(diào)整電壓和頻率使一致，合上發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，使本機(jī)并入系統(tǒng)。并網(wǎng)正常后逐步增加有功和無功，觀察機(jī)組各檢測點(diǎn)溫度、振動、擺度，機(jī)組帶負(fù)荷后的調(diào)速器運(yùn)行穩(wěn)定性，勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能滿足要求。

甩負(fù)荷試驗(yàn)：在機(jī)組帶負(fù)荷各項(xiàng)設(shè)備和裝置工作正常后，有功和無功負(fù)荷連續(xù)平滑調(diào)整并帶負(fù)荷運(yùn)行穩(wěn)定后可進(jìn)入甩負(fù)荷試驗(yàn)。甩負(fù)荷試驗(yàn)分四次進(jìn)行，分別為25%、50%、75%、100%的額定有功負(fù)荷和按照0.8功率因素配置的無功負(fù)荷進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)。每次甩負(fù)荷試驗(yàn)分別記錄調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)，主機(jī)各動態(tài)參數(shù)，主要參數(shù)為甩負(fù)荷時蝸殼水壓上升值和機(jī)組升速率是否滿足設(shè)計(jì)要求。記錄調(diào)速器和勵磁系統(tǒng)甩負(fù)荷時的調(diào)節(jié)參數(shù)。

水輪發(fā)電機(jī)組72h帶負(fù)荷試運(yùn)行：在所有試驗(yàn)結(jié)束后機(jī)組進(jìn)入72小時連續(xù)試運(yùn)行，所帶負(fù)載為額定負(fù)載（當(dāng)前水頭下的最大負(fù)荷）。根據(jù)正式運(yùn)行值班制度全面記錄試運(yùn)行所有有關(guān)參數(shù)，記錄運(yùn)行中設(shè)備出現(xiàn)的問題和缺陷，72小時結(jié)束后徹底檢查機(jī)組并進(jìn)行消缺。機(jī)組檢查、消缺后進(jìn)行機(jī)組移交驗(yàn)收，完成后機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行。

綜上，在電氣設(shè)備實(shí)際安裝進(jìn)程中施工企業(yè)要加強(qiáng)質(zhì)量控制，做好對應(yīng)的管理。同時針對現(xiàn)有水電站電氣設(shè)備質(zhì)量保障體系的持續(xù)優(yōu)化，落實(shí)電氣設(shè)備安裝與調(diào)試人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，這樣就有利于施工人員質(zhì)量意識及技術(shù)水平的持續(xù)提升，能開展針對性的水電站電氣設(shè)備安裝調(diào)試施工技術(shù)方案的編寫與落實(shí)，提供科學(xué)合理的技術(shù)，保障水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。