田庄电站新型调速器更换实施探讨

戴宏武

（河北省石津灌区事务中心 河北 石家庄 050051）

石津灌区田庄水电站坐落在石津灌区总干渠上，以石津总干渠田庄节制闸作为电站的溢流闸门，在石家庄市西北。作为冀晋主要通道的石清公路在石津灌区田庄水电站门前穿过，距石太高速公路出口仅1 km。电站建成于1983 年，本次为技术更新改造。电站装机2×2500kW，装设2 台轴流转桨式水轮发电机组，水轮发电机组的型号为ZZ600-LH-330。自1983 年投产发电，其调速器老化严重，为提高安全运行水平，对2 台调速器实施了更换。

1 调速器类型及主要任务

1.1 调速器类型。按照调速原件分为以下3 种。

1.1.1 机械液压型(机调)调速器。各种信号的反馈及测量都由机械装置的环节完成，由于调节不够精确，目前已经很少使用。

1.1.2 电气液压型(电调)调速器。信号调节性能很好，用电气回路代替机械调节中的机械部件，降低成本，精确度和灵敏度都不错，设备安装调整也比较方便，截至目前，很多电站还在使用这种调速器。

1.1.3 微机型调速器。用先进的工业计算机控制取代了电子调速器，这种调速器调节性能比电气液压型的性能更加优良，也增加了更多的功能。本次电站更换采用了这种微机调速器类型。

1.2 调速器主要任务。①保持水轮发电机组的频率以及转速的变化参数在国家规定的范围内。②可根据水量及水头变化，快速准确调节水轮机导叶的开度，以便达到增减机组负荷的目的。③机组开停机、减少或增加负荷时，对并入电网的发电机组分配负荷，可以实现机组经济合理的运行方式。

2 调速器主要技术参数

田庄电站调速器类型更换后采用微机调速器，型号为WST-100 型机械调速器，主要技术参数：飞摆型式菱形；设计飞摆单位比例度2.5%/mm；飞摆额定转速500 γ/min；缓冲时间常数0～20 s；变速机构范围-15%～10%。

3 调速器技术要求

WST(双调)系列大型可编程微机调速器是为大中型电站设计和制造的新一代调速器。田庄电站本次选用的调速器将机械和电气柜合为一体组成整体式调速柜。可编程控制器、触摸屏等电气部件置于与机械部件相隔离的柜体上部，机械液压液随动系统安装于柜体的下部，调整维护和检修测量都十分方便。它能使水轮机发电机组在各种工况下稳定运行。调速器技术要求如下。

3.1 调速器是以PID 调节规律为基础的数字式电液调速器，即微机调速器。调速器能实现远方及现地进行机组的手动及自动开停机以及事故停机，具有转速调整、输出功率调整、水位控制、开度控制、水头控制、自动跟踪电力系统频率、诊断容错以及稳定等功能。

3.2 调速系统包括电液执行机构、数字控制单元、测速装置、反馈装置、转速继电器、压力油罐、回油箱、油泵、补气装置和漏油箱等。调速器所有的功能借助于微处理机来实现。微处理机接受转速信号、水头信号、水位信号、反馈信号、同期装置的频差信号、来自计算机监控系统的单元控制器的操作指令和参数给定指令，同时输出电信号经过放大后，可以控制受控液压系统，实现调节水轮机导叶的功能。

3.3 电气回路的原件及其数字式控制单元布置在调速器柜内上部分构成了电气柜。电液执行机构集中安装在柜内构成机械柜，设计合理，调试、操作、维护方便，并能保证运行安全。电器柜仪表、指示灯、操作手柄、按钮应布置在柜子的正面，便于操作，底部具有动力缆、控制缆及其导管的进口，柜子内部备有接入导线的接线板和管路的接口。

4 调速器布置方式

田庄水电站调速器由可编程计算机控制器和数字阀随动系统构成，采用机械部分和电气部分合柜形式。调速器电气部分采用可靠性高和抗干扰能力强的PCC 作为微型计算机的中心，采用彩色触摸屏作为操作和显示的平台。

4.1 调速器机械部分采用数字阀随动系统，内部应无杠杆、无机械反馈、无明油管路。机械电气液压柜的结构要便于安装、检修和维护；柜上应装设机组转速表、导叶开度指示表、桨叶开度指示表和控制所需的仪表。

4.2 调速器提供通讯接口RS485 及通讯协议，能够实现远程微机监控。使用了电气回路作为反馈装置，提供调速器所需的全部传感器、接点及显示设备，通过线绕精密的电位器制作成调速器开度反馈传感器。

4.3 调速系统的操作油品使用了L-TSA-46(GB11120)汽轮机油。油温在5 ℃～50 ℃，调速器设有紧急停机电磁阀，可根据需要自动或手动投入。调速器内部集成分段关闭装置，使导叶可以分段用2 种速度关闭，用来控制发电机组甩负荷压力以及转速的上升值不超过上限。

5 调速器主要工作性能

电站调速器有足够的容量，当调速器油压装置的工作油压最低时，水轮机导叶的水力矩达到最大；电站调速器可以在其规定的接力器最小全关闭(或开启)行程控制时间内，将导叶从100%开度关至零(或由零开至100%开度)；调速器可以在空载状态下或在额定转速下控制水轮机转速；调速器能在并网状态下，实现以下功能：

5.1 实现手/自动开、停机及紧急停机；导叶手动运行、自动运行；远方控制、现地控制；所有的控制功能均可在现地操作；远方可进行减少或增加负荷(或频率开度)、自动开停机等操作。

5.2 自动开机根据水头设定空载及启动开度；切换导叶自动运行方式；切换开度和频率的运行模式；监测到频率跟踪以及频率监测的人工盲区。调速器采用交直流双重供电，直流优先。调速器的电源切换可以实现无冲击和无扰动。交直流电压均为220V 工作电源，交流电源配备有隔离变压器。

5.3 手电动运行时出现机组甩负荷且不需停机时，不直接停机，并维持空载运行。电源消失后保持导叶开度运行；转速信号故障时，使导水机构保持在所处位置，机组保持稳定运行。该装置投入时不妨碍机组正常和事故停机。

田庄电站在更换为微机型调速器后，调节机组负荷及开停机更加方便快捷，提高了机组的安全运行水平。