巨型水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行管理要點簡析

王琦 牟小雨

摘要：總結(jié)了巨型水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的管理要點，簡要闡述了水力發(fā)電廠重大風(fēng)險管控要求，希望能夠?qū)ν袠I(yè)的水電站水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組;運行管理;風(fēng)險管控

0 引言

中共中央、國務(wù)院在北京人民大會堂舉行的2019年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，中國長江三峽集團(tuán)作為第一完成單位的“長江三峽樞紐工程”項目榮獲了2019年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎。截至2019年12月31日24：00，向家壩水電站繼首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電完成“首穩(wěn)百日”第一目標(biāo)后，向家壩電站3年累計1 252天實現(xiàn)“零非?！蹦繕?biāo)，創(chuàng)下三峽集團(tuán)旗下水電站“零非?！弊铋L天數(shù)記錄。

筆者在中國長江三峽集團(tuán)中，一直工作于世界一流水電站的最前沿，先后工作于我國自行設(shè)計、建造的長江第一樞紐工程葛洲壩電廠，全球總裝機(jī)容量最大的三峽電廠，具有全球單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組（8×800 MW）的向家壩電廠建設(shè)部，目前又參與了世界一流水電站烏東德水電站（12×850 MW）的建設(shè)。

筆者從事世界一流水電站的運行管理工作多年，對于巨型水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行管理有一些心得體會。

1 巨型水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的要點

我國能成為世界水電第一大國，與領(lǐng)先的水電裝備技術(shù)與卓越的水電運行管理密切相關(guān)，發(fā)電機(jī)組“非?！?，也稱為非計劃性停機(jī)，是對每個電站安全生產(chǎn)、技術(shù)水平的重要考驗，而“零非?！眲t是水電機(jī)組世界最高水平的運行指標(biāo)。水電站只有達(dá)到“零非?！蹦繕?biāo)，才能稱之為合格的世界一流水電站。例如，向家壩水電站3年實現(xiàn)“零非?！本鸵馕吨蚣覊稳?臺800 MW水輪發(fā)電機(jī)組，共計23 000多個零部件要實現(xiàn)1 000多天安全穩(wěn)定運行，倘若其中一個部件運行出錯，那么“零非?！蹦繕?biāo)就將前功盡棄。這一遠(yuǎn)大目標(biāo)的實現(xiàn)，得益于全站人員堅持不懈的對最高目標(biāo)的執(zhí)著追求，不斷探索大型機(jī)組安全穩(wěn)定運行的規(guī)律，不斷總結(jié)機(jī)組穩(wěn)定運行趨勢。

1.1? ? 電力系統(tǒng)自動化及繼電保護(hù)是水輪發(fā)電機(jī)組的第一“免疫力”，是保障水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的首要條件

電力系統(tǒng)飛速發(fā)展，自動化技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于電力生產(chǎn)和電力供應(yīng)系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)朝著智能化、安全化、穩(wěn)定化、遠(yuǎn)程化、簡單化方向發(fā)展，逐步進(jìn)入綜合自動化發(fā)展階段。

電力系統(tǒng)自動化的廣義理解就是對水輪發(fā)電機(jī)組的電能生產(chǎn)、傳輸和管理實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)度和自動化管理;狹義理解就是實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控中心和水電站現(xiàn)場設(shè)備之間的實時信息傳輸，并通過遙測、遙信、遙感、遙控對水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行全方位、大數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，其自動傳輸系統(tǒng)由遠(yuǎn)動裝置和遠(yuǎn)動通道組成。其中，遠(yuǎn)動通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導(dǎo)通信等多種形式。同時，通過水電站計算機(jī)一體化控制系統(tǒng)（全計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)），對全廠設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。水電站自動化設(shè)備主要包含：自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、自動準(zhǔn)同期裝置、自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、一次調(diào)頻和現(xiàn)地控制單元（LCU裝置）等。繼電保護(hù)裝置根據(jù)自動化裝置采集的綜合數(shù)據(jù)，對設(shè)備的正確性、靈敏性、速動性、選擇性進(jìn)行判斷，迅速地將故障點從正常運行的設(shè)備中隔離出來，并保障非故障設(shè)備的正常運行。自動化裝置與可靠的繼電保護(hù)裝置的完美配合與協(xié)作，是保證巨型水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的先決條件。

1.2? ? 水輪機(jī)運行值班員是水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵把控點

水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行對水電站運行人員提出了更高的工作要求，運行人員的日常工作是設(shè)備巡檢、安全操作、辦票、監(jiān)控、記錄、事故處理、設(shè)備風(fēng)險管控等，要始終牢記“安全生產(chǎn)、質(zhì)量先行”的工作理念。

保障水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，運行人員就要將機(jī)組運行的日常工作做到精益求精。特別是巨型水輪發(fā)電機(jī)組，若有任何安全隱患，都將會產(chǎn)生重大損失，所以運行值班員要在日常巡檢或者監(jiān)屏工作上能夠及時發(fā)現(xiàn)影響設(shè)備正常運行的隱患，對于監(jiān)控系統(tǒng)上報出的信號，經(jīng)過“嚴(yán)謹(jǐn)思考、嚴(yán)格檢查、嚴(yán)肅論證”，迅速、精準(zhǔn)地定位故障信息與故障點，熟練掌握監(jiān)控信息的含義和傳遞途徑，能在發(fā)生故障的第一時間準(zhǔn)確判斷故障類型和故障地點。運行人員在辦理工作票和執(zhí)行運行操作票時，要嚴(yán)格把控工作票上的安全措施是否得當(dāng)，嚴(yán)格執(zhí)行操作票制度，密切注意操作票上的風(fēng)險點和危險源，始終做到安全生產(chǎn)零事故、零誤操作、無漏信號、兩票100%合格等。

1.3? ? 科技創(chuàng)新是水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的源動力

水輪發(fā)電機(jī)組的運維工作本質(zhì)上是要最大化保障機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，要通過不斷的科技創(chuàng)新，以實現(xiàn)機(jī)組運行的安全穩(wěn)定性。

例如：巨型水輪發(fā)電機(jī)組在開停機(jī)過程中，當(dāng)有功出力達(dá)到一定值時，會經(jīng)過機(jī)組運行震動區(qū)間，使機(jī)組運行工況惡化，利用科技創(chuàng)新技術(shù)減少機(jī)組在振動區(qū)的運行時間，加速通過振動區(qū)，大幅改善機(jī)組運行工況，提升機(jī)組運行穩(wěn)定性。水力發(fā)電廠機(jī)組并網(wǎng)后，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障受到?jīng)_擊時，發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組就會受到頻繁的系統(tǒng)沖擊擾動，電廠的一次調(diào)頻系統(tǒng)就會頻繁調(diào)節(jié)機(jī)組有功出力，調(diào)速器頻繁抽動，影響機(jī)組的穩(wěn)定運行，通過自主創(chuàng)新，優(yōu)化電廠安全穩(wěn)定裝置的邏輯策略，通過調(diào)整機(jī)組負(fù)荷、電壓、頻率，切機(jī)策略，失步解列等三重防范技術(shù)，大大提高了巨型水輪發(fā)電機(jī)組的抗干擾能力，減少了系統(tǒng)沖擊對機(jī)組的影響，避免造成“非計劃”性停機(jī)，有效提高了機(jī)組運行的穩(wěn)定性。

1.4? ? 健全的安全管理體系不僅是企業(yè)發(fā)展的保障，還是水輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行的前提

水電站應(yīng)具備健全的安全生產(chǎn)風(fēng)險管控管理辦法、事故隱患排查治理管理辦法、應(yīng)急管理辦法和防汛工作管理辦法及組織體系，通過安全生產(chǎn)風(fēng)險管控和隱患排查治理工作，及時發(fā)現(xiàn)和消除生產(chǎn)經(jīng)營過程中的安全風(fēng)險，減少事故的發(fā)生，樹立“隱患就是事故”的安全生產(chǎn)新理念。

2 水力發(fā)電廠重大風(fēng)險管控要求

一般大型水力發(fā)電廠的重大安全風(fēng)險管控包含：防范重大人身傷亡事故、防止水淹廠房、防止大面積停電、防止重大設(shè)備設(shè)施發(fā)生事故或損壞，這四大風(fēng)險管控是水電站中不可觸碰的安全底線。特別是在巨型水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行工作上，事故預(yù)防工作要做到科學(xué)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化，對安全生產(chǎn)風(fēng)險進(jìn)行分級、分層、分類、分專業(yè)管理，逐步明確、落實公司、單位、部門、分部和崗位的各級管控責(zé)任，在公司內(nèi)部全面推行安全風(fēng)險分級管控工作。

3 結(jié)語

綜上所述，巨型水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行不僅依靠的是自動化裝置的完善，更重要的是依靠工作人員豐富的運行管理經(jīng)驗、先進(jìn)的技術(shù)手段和完善的管理機(jī)制，并在實踐中不斷探索。同時，要不斷和同行進(jìn)行相互交流學(xué)習(xí)、借鑒，取長補(bǔ)短，例如向家壩電站的運行管理借鑒了三峽電廠的一些運行管理模式，如今即將迎來首批機(jī)組接機(jī)發(fā)電的烏東德電廠同樣借鑒了向家壩的成熟運行經(jīng)驗。在本文中，筆者將世界一流水電站領(lǐng)先的運行管理經(jīng)驗總結(jié)分享出來，希望能夠?qū)ν袠I(yè)的水電站水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行起到借鑒作用。

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收稿日期：2020-08-04

作者簡介：王琦（1991—），男，湖北廣水人，助理工程師，從事設(shè)備運維管理工作。