【摘 要】介绍机组分段关闭装置的作用，动作和复归条件的改进，提高分段关闭装置动作的可靠性。
【关键词】分段关闭装置；动作和复归；可靠性
0 引言
水力发电厂主要承担着调峰、调频，停机很频繁，也可能出现甩负荷或事故停机，频繁的停机会引起转轮室出现真空，引起机组抬机事件的发生。为防止机组出现较大的真空，减少其转轮室的真空度，投入机组分段关闭装置，减慢停机速度，以达到防抬机目的。
1 机组分段关闭装置的作用：
在电网出现故障，机组突然甩负荷时，调速器快速关闭导叶，经过一段时间的调节过程，机组恢复到空载开度，由于导叶的快速关闭，过水系统流量会急剧变化，以至产生反水锤，为防止停机过程中因水锤引了抬机量过大，水电电站将导叶关闭装置由一段直接关闭改为分段关闭的方式，减慢关机速度，可以减轻或防止轴流式水轮机组的抬机现象。
2 机组分段关闭装置组成：
机组分段关闭装置由分段关闭配压阀（DDP）、阀门控制器（凸轮机构）、分段关闭阀（DGP）组成，其中分段关闭阀（DGP）装于调速器与导叶接力之间的开腔液压管路上，位于水车层。
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图1 分段关闭装置原理图
3 机组分段关闭装置（改进前）动作条件：
当机组甩负荷（下位机操作甩负荷试验时）或事故停机时，启动动作分段电磁配压阀动作流程，由调速器关机时，采用接力器变送器上电气拐点开度（35%）接通，启动分段电磁配压阀，导叶往关方向拉着钢丝绳移动，依靠装置中整定和配合，钢丝绳带动阀门控制器（凸轮机构）转动，至机械拐点处与触点相压触，使阀门控制器油路接通，分段关闭阀上腔充压力油，使其阀体下移，开腔油路减少，则关机速度变慢达至防抬机要求。
4 机组分段关闭装置存在的问题：
分段关闭装置启动条件中只做了事故停机流程或下位机操作启动甩负荷试验流程动作时，才启动机组分段关闭电磁阀：
1）2018年5月9日22点，2号主变差动保护动作，造成2号主变各侧开关202DL、102DL、920DL、902DL、904DL跳闸，2号机甩有功100 MW至空载，经查2号机甩负荷过程发现，2B差动保护跳高压侧开关202DL甩负荷后，分段关闭装置未动作，故存在远端甩负荷分段关闭装置不投入缺陷。
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图3 2号机甩负荷时投分段关闭装置时，导叶关闭动作过程。
2）分段关闭机械拐点是由接力器关通过钢丝绳拉动凸轮旋转至凸起位置，如果此位置钢丝绳断裂（由于我厂处调频电厂，AGC投入，负荷调速频繁，容易引起钢丝绳断裂），凸轮在扇形重锤（风洞）的作用下，带动凸轮（水车层）至全关位置，分段关闭机械拐点提前接通，导致分段关闭阀提前投入，造成事故停机或甩负荷下导叶关闭较慢，可能引起机组转速上升，影响设备安全。
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图4 2号机凸轮至接力器钢丝绳断裂
5 机组分段关闭装置改进后的应用：
针对分段关闭动作条件存在产问题，厂生产技术部召集各专业人员讨论，结合我厂机组运行实际情况，将机组动作分段关闭电磁阀条件修改为：
1）分段关闭投入流程，流程判两个条件：“导叶开度≤30%”且“频率＞50.7Hz”，当两个条件均满足时流程自启动开出“投分段关闭电磁阀”。
2）分段关闭复归流程，流程判以下三个条件：1） “导叶开度＞35%”且“分段关闭在投入位置” 且“无机/电事故标示”。当三个条件均满足时流程自启动开出“复归分段关闭电磁阀”。
3）自动停机流程启动后，机组全停复归继电器开入启动分段关闭复归流程。手动停机时，如分段关闭装置投入，需人为复归。
经试验，此次对分段关闭动作条件修改后，能保证机组各种停机工况下，在满足分段关闭动作和复归条件下能可靠动作及复归，
6 机组分段关闭装置目前还存在的问题：
经过一段时间运行发现存在以下问题：
1）运行水头设置过小时，空载开度过大，引起开机至空载或停机跳开关至空截后，机组转速达到50.7Hz及以上，且导叶开度≤30%，满足分段关闭电磁阀动作条件，造成分段关闭装置投入，主要原因是由于我厂上、下游水位变化较大，没有及时调整水头就会投入分段关闭装置。
2）分段关闭装置动作导叶行程由钢丝绳传动，AGC投入，负荷调速频繁，容易引起钢丝绳断裂，造成分段关闭不能正常动作。
7 取得的成果和今后努力的方向
经过修改分段关闭装置启动条件后，运行一段时间，达到分段关闭装置条件投入和复归下可靠动作，能更加有效地防止机组出现抬机现象。分段关闭增加了复归流程，能有效地防止人员的失误而造成机组过速等事故的发生，引起设备的损坏。
但也存在机组在空载态（出口开关在分），由于运行人员将机组运行水头设置过小或未及时设置机组运行水头，造成分段关闭投入和复归，为了有效地防止分段关闭装置受机组的频率设值过低的影响，可将分段关闭装置动作频率由50.7HZ调整至50.9HZ。
8 结论：
综合以上的分析，各机组分段关闭装置动作投入和复归条件修改后，不会受停机令、甩负荷、事故停机等启动条件的约束，能够可靠地保证机组在非正常情况下（包括远端甩负荷）可靠地投入分段关闭装置，有效地防止机组出现抬机现象。
9 结束语
我们仍一直关注分段关闭装置运行情况，记录相关数据，进行统计和分析，并将仍存在的问题汇报相关管理部门，制定相应的防范措施，确保我厂分段关闭装置动作可靠，安全稳定，保证机组的安全运行。
作者简介：
张克斌,(1989-12),男,国家能源集团万安水力发电厂；研究方向：发电运行自动化。