摘要：水力发电是现代社会中较为重要的发电方式，并且具有较高的利用效率，能更好地满足社会对电能的正常发展需求。水轮发电机是水力发电的基础设备，但在发电厂正常运行时容易发生各种故障而导致发电工作不能顺利完成，影响发电厂的正常运行。其中发电机过速事故较为常见，因此水电厂会在生产过程中采取有效的过速保护措施，以此降低机组过速的发生概率，让发电工作的开展得到有效保障。本文针对水电厂水轮发电机过速保护现状，探讨有效的优化改进方法。
关键词： 水电厂 水轮发电机 过速保护改造
过速保护装置是水电厂发电机组正常运行的有效保障，其能有效降低水轮发电机过速的出现概率，从而避免水电厂的正常运行受到影响。但根据水电厂实际运行情况，常规的过速保护装置存在一些安全隐患，并不能满足水电厂对水轮发电机过速保护的要求，导致机组在发生故障后停止运转时给水电厂带来较大损失。因此，在水电厂持续生产及发展的过程中，加强对水轮发电机过速保护的优化改造研究显得尤为重要。
1.过速保护存在的问题
水轮发电机的过速保护是其正常运行的基础，实际运行中出现的各种问题均可能会对其正常运行造成不良影响，甚至会引发相应的安全事故。目前水电厂水轮发电机过速保护存在的问题较多，但其中很多问题均能通过有效的措施得到改善，常见的问题如下。
首先，根据一些水电厂的现状，其水轮发电机过速保护装置的过速接点动作可靠性存在较大问题，可能会在生产过程中出现机械过速接点误动，从而造成事故停机。实际运行中，在水电厂进行机组大修过速试验时，经常会出现机械接点拒动的情况，导致动作值的调整难度上升，影响机组的正常运行。
其次，是离心块弹簧的制作工艺较差。水轮发电机实际运行的过程中，因离心块弹簧的制造工艺较差，导致弹簧的弹性系数不能保持在稳定状态，在K值发生变化时将引起接点动作值的漂移，并且实际上在K值出现变化时将导致其不能再次使用。
再者，是机械过速接点未进行出厂模拟调整。正常情况下在机械过速接点生产完成后，需要通过试验台完成整机模拟调整，以此让其能够满足水电厂正常要求。但实际生产中，生产商并未按照要求完成模拟调整，直接将生产的过速接点销售给水电厂，而水电厂在实际生产的过程中发现问题时将难以完成现场调整。同时，在水电厂顺利完成调整时，机组的多次过速状况下仍然难以让过速接点的准确度达到满意状态，最终影响水轮发电机的过速保护。
另外，是过速流程启动条件较多。根据水轮发电机过速保护装置的运行情况，正常情况下要顺利启动过速保护，需要操作电源、控制回路，并且要确保所有元件均处于正常状态。但实际生产中，机组可能会出现直流操作电源消失、电磁阀故障和二次回路故障等异常情况，导致电厂不能顺利启动过速保护。
最后，是转速继电器信号源丢失。根据水轮发电机的运行原理，其电气过速转速继电器的信号通常来自于轮叶反馈轴承座上的永磁机。但在水电厂实际生产中，可能会出现轴承座断裂以及连接轴承与永磁机的万向节销钉断裂的情况，转速继电器的信号源因此而丢失，导致机组转速的实施监测无法顺利完成，最终导致过速保护无法实现，情况严重时还会造成机组飞逸。
2.过速保护改造方案
2.1过速保护设置
根据水电厂实际生产情况，在进行过速保护设置时，可将过速保护的动作值分别设定为115%、140%和145%额定转速。对于115%和140%，使用电气转速继电器完成检测，并根据原有的启动流程分别对应1GDP和2GDP的过速电磁阀启动。而145%则使用机械过速接点完成检测，且在实际使用中的事故配压阀由纯液压操作启动，并在后续的关机中使用事故油源完成。
2.2机械过速接点改造
改造时可将机械过速接点与机组过速保护液压系统联合，以此实现纯机械液压过速保护。改造的过程中需要对设备的采购进行严格控制，尽量使用成套的原装产品，以此让整机的可靠性达到预期。对于固定于大轴上的紧固件，需要严格控制安装强度，确保其能在长期高速旋转下保持正常。对于机械过速接点，需要严格按照要求完成出厂真机试验，并对其动作值进行整定，避免投入生产后现场调整影响其准确性。以此确保在长期运转的情况下机械过速接点均能保持高精度运作，将误差维持在2%以内，并且能有效改善摆渡对过速保护器精度造成的不良影响。
2.3液压系统改造
对于液压系统的改造，首先应安装与机械过速配套的机械控制滑阀（图1），将事故油源和进油腔连通，并连通2GDP进油腔和控制腔，然后将回油接到机坑漏油箱。其中改造后的一级过速动作原理为：在机组的转速达到额定转速的115%时，由电气转速继电器发出过速信号，在出现延时1.5秒、导叶空载以上及调速器主配拒动等满足判定的条件时，完成一级过速流程的启动。实际运行中，在1GDP得电动作换向，油阀与液动阀上腔接通排油动作，事故配压阀启动，主油源通过油阀且特殊油阀进入导叶接力器关腔。二级过速动作原理为：在机组的转速达到额定的140%时，由电气转速继电器发出过速信号，在满足140%过速信号保持的判定条件后将二级过速流程启动。实际运行时，2GDP得电动作换向，液动阀上腔和特殊油阀接通排油动作，之后将启动事故配压阀，然后事故油源将经特殊油阀进入导叶接力器关腔。纯机械液压过速动作原理为：在机组的转速达到额定的145%时，将促发机械过速接点，接点动作将与之配合的控制滑阀触动，让滑阀的油路完成换向动作，来自155阀的操作油源将因此而被封闭，液动阀、特殊油阀和2GDP连通的上腔接通排油，然后让事故配压阀启动，导叶接力器关腔将有事故油源进入。同时，自动电气系统将会以145%信号为基础，将机械事故停机流程启动。
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图1 控制滑阀
3.结语
水力发电机组的运行需要注意的地方较多，且其实际运行中容易出现的故障问题也相对较多，尤其是在发生过速运转时故障发生率较高。针对水电厂的实际运行情况，其通常会为发电机组配置过速保护装置，通过装置的运转让机组在过速时得到有效的保护，从而避免给水电长带来严重的损失。但根据目前的情况，一些水电厂的水力发电机组过速保护还存在较多问题，不能让电厂的正常运行得到保障。因此，水电厂在不断运行的过程中还要深入分析机组过速保护存在的问题，并针对实际问题采取有效的改进措施，尽量减少机组过速时引发的故障问题，从而为后续的生产奠定良好的基础。
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