抽水蓄能机组动态试验全面解析

二、抽水蓄能机组动态试验

机组动态试验主要包括：机组空载试运行试验，发电电动机升流试验，发电电动机升压试验，励磁空载试验，发电机空载特性试验，电制动试验，水轮机方式自动开停机试验，机组并列试验及负荷试验，调相压水试验，SFC分步与自动开停机试验及动平衡校验，发电调相及连续热稳定运行试验，机组抽水试验，连续稳定运行，正常停机及断电试验，工况转换试验，背靠背启动试验，机组带负荷，甩负荷试验。

1.机组空载试运行试验

机组空载试运行试验是机组的机械部分试验，包括机组滑动试验、机组手动开机试验、机组手动停机试验、机组动平衡试验、调速器空载试验、机组过速试验、机组无励磁自动开机试验、机组无励磁自动停机试验等。

（1）机组滑动试验

试验的目的是检查机组转动部分有无摩擦、碰撞，并检查机组转向。

试验时在监控系统分部自动开启机组辅机设备。将调速器置“手动”位置，手动缓慢打开导叶至机组开始转动后，迅速将导叶关至全关。在低速转动下检查机组机械部分有无摩擦和碰撞，并检查机组转向是否符合设计要求。

（2）机组手动开机试验

试验的目的是检查机组转动部分有无摩擦、碰撞，并检查机组转向。

试验时在监控系统分步自动开启机组辅机设备。将调速器置“手动”位置，手动缓慢打开导叶至机组开始转动，若无异常，分别增大导叶开度依次使机组转速升至40%、50%、60%、70%、80%、90%的额定转速并停留几分钟，进行机组轴承温升、机械振动和测速装置检查。机组转速达到90%转速后，可手动切除高压油顶起装置。若无异常，继续增大导叶开度，使机组在额定转速下稳定运行直至瓦温稳定。升速过程中应严格监视机组运行情况，若遇异常情况应立即停机检查。

（3）机组手动停机试验

试验的目的是检查机组停机过程的正确性及停机后对机组进行全面检查。

试验时手动启动高压油顶起装置，手动关闭导叶停机，当发电机转速下降到额定转速的20%时手动投入机械制动。记录停机开始至导叶全关时间、加闸开始至机组停止转动的时间。在停机过程中检查转速装置动作情况，监视各部位轴承温度。停机后对机组作全面检查：检查各部位螺栓、锁锭有无松动或断裂；检查转动部分焊缝有无开裂；检查发电机挡风板有无松动或断裂；检查机组抬机情况。

（4）机组动平衡试验

试验的目的是克服由于转子质量动、静不平衡引起的机械振动。

机组首次运转后测得振动数值超标，则需进行水轮发电机动平衡试验。试验将根据发电电动机上下机架的水平振动双幅值进行计算和分析，确定转子的配重量与部位。配重后进行试验，检查动平衡情况，反复试验直至振动值合乎规范要求。动平衡试验的具体试验步骤与要求，依据制造厂的技术文件进行。

（5）调速器空载试验

试验的目的是设置调速器空载最佳运行参数。

试验一般在机组瓦温考核过程中进行。设置一组空载调节参数，切换调速器至自动运行，观察切换的平稳和调节器稳定性。在A通道和B通道多次进行手动—自动—手动的切换，检查切换的可靠性。在自动调节下，分别以±1Hz、±2Hz、±4Hz的转速阶跃量进行调速器的空载扰动试验，记录调节时间、调节次数、最大超调量，录制调速器扰动波形，取优选的调节参数作空载运行参数。最大超调量不超过转速扰动量的30%；超调次数不超过2次；从扰动开始到不超过机组转速摆动值为止的调节时间符合设计要求。选取最优一组空载运行调节参数，在自动调节状态下，记录接力器摆动量和摆动周期，记录机组3min转速波动值。机组转速摆动相对值不超过±0.15%。

6）机组过速试验

试验的目的是检查机组机械过速保护装置动作情况，全面检查机组转动部分在过速试验过程中有无松动。

试验时监控系统分步自动开启机组辅机设备。将机组测速装置各过速保护触点从水机保护回路中断开，用临时方法监视其动作情况。投入机械过速保护，手动开机至机组达到额定转速并稳定运行，再手动开大导叶，使机组升速至机械过速保护装置动作。检查升速过程中电气过速、机组测速装置各过速节点的动作情况和机械过速保护动作情况。试验完成后全面检查机组转动部分。过速试验过程中记录各部轴承的温升情况，测量机组振动、摆度、瓦温与间隙。过速试验结束后，对机组各部件进行全面彻底检查。

（7）机组无励磁自动开机试验

试验的目的是检查机组顺控开机流程。

分别在机组LCU和上位机上发开机至“空转”命令，机组按顺控开机流程执行，先开启辅机系统、高压油顶起装置自动投入。辅机条件具备后，调速器自动进行开机，导叶自动开至启动开度，机组转动并升速，机组自动调节在额定转速下稳定运行，开机过程完成，高压油顶起装置自动退出。在开机过程中检查并记录：开机流程的正确性，调速器系统工作的正确性，自动化元件动作的正确性；记录自开机命令发出至机组开始转动所用的时间，记录机组开始转动到升至额定转速所用的时间；检查温度、压力、流量、液位、振动、摆度、转速、位移等显示是否正常。

（8）机组无励磁自动停机试验

试验的目的是检查机组顺控停机流程。

分别在机组LCU和上位机上发空转至停机命令，机组按顺控停机流程执行。首先调速器关机（即导叶关到全关），高压油顶起装置自动投入，机组转速下降。机组转速降至20%额定转速时，自动加闸制动。机组全停后，自动关辅机系统，高压油顶起装置自动退出，停机过程完成。停机过程中检查：停机流程的正确性，调速系统关机动作的正确性，自动化元件动作的正确性；记录自停机命令发出至加闸所用时间，记录自加闸至机组全停所用时间。

2.发电电动机升流试验

试验的目的是检查发电机电流保护回路，录制发电电动机短路特性。

抽水蓄能机组的励磁变压器一般取自主变压器低压侧，发电机升流试验时，如果主变压器尚未投入运行，励磁变压器需要由临时电源供电。试验时利用发电机出口电制动开关作为升流试验的短路点。分步手动开机至机组额定转速稳定运行，手动合磁场断路器，利用他励电源与励磁装置手动增励磁，使定子电流升至10%额定电流时，确认各相关电流互感器二次回路无开路。继续升至25%、50%、100%额定电流，检查CT回路并绘制电流矢量图，检查发电机保护动作情况与各测量表计显示应正确，投入发电机差动保护，录制发电机短路特性。

3.发电电动机升压试验

试验的目的是检查发电机电压保护回路和同期回路，录制发电电动机空载特性。

励磁变压器仍由临时电源供电。在励磁ECR模式下，发电机电压分别升至25%、50%、75%、100%额定电压，检查一次设备无异常、保护及同期回路相位正确。在100%额定电压下测量机组轴电压、机组电压波形畸变因数、机组电压谐波与电话谐波因数、机组振动与摆度。分别在发电机出口、中性点设置接地点，检查发电机定子接地保护动作情况，在转子设置接地点，检查转子一点接地保护动作情况，录制发电机空载特性曲线。若受临时电源限制，发电机空载特性试验也可在主变受电，具备励磁正式电源后进行。

4.励磁空载试验

试验的目的是设置励磁调节器参数。

机组顺控开机至机组额定转速稳定运行。在励磁调节器手动和自动方式下，分别进行启励、调压范围、电压稳定性、调节平滑性检查与调整和±10%阶跃试验，录制波形，观察启励过程、读取启励时间及动态调节品质。进行自动—手动、手动—自动、自动方式下通道切换、手动方式下通道切换试验并录波观察切换的平稳性。完成上述试验后，发电机在额定电压下空载稳定运行，进行发电机电压—频率特性试验。再进行模拟故障，观察故障状态下通道切换和自动—手动切换试验。然后在自动和手动两种方式下分别作灭磁试验。最后将发电机电压升至100%额定值，录取跳灭磁开关和逆变灭磁两种方式下发电机电压和转子电流、电压的变化过程，并在录波图上读取灭磁时间常数。

5.发电机空载特性试验(www.xing528.com)

试验的目的是录制空载特性曲线。

机组顺控开机至机组额定转速稳定运行，发电机电压从零开始，每升10%的定子额定电压，记录励磁电流与定子电压的关系。至110%后，记录每降10%定子额定电压时励磁电流与定子电压的关系，一直到电压为零得到的发电机空载特性曲线，录制过程不得反复。升励磁电流至额定励磁电流，测量定子最高电压。定子最高电压不能超过定子额定电压的1.3倍，保持5分钟。

6.电制动试验

试验的目的是检验机组电制动功能，比较电制动与正常制动效果。

将电制动励磁电流定值设定为比额定电流较小的值，在停机的过程中投入电制动，检查电制动开关是否正常投入、励磁系统是否正确动作，保护系统应无异常反应。再将电制动励磁电流恢复至额定值，重复试验，记录在投与不投电制动的情况下转速的下降情况，记录电制动投入时机组停机时间。电制动试验可与其他试验项目结合进行，制动过程中注意检查继电保护系统是否收到正确的工况模式信号。初期试验时，应注意解除保护系统到地面开关站的跳闸信号，避免误跳主变。

7.水轮机方式自动开停机试验

试验的目的是检查机组顺控开停机流程。

监控系统发“S-G”命令开机，机组按顺控开机流程执行。在开机过程中检查并记录：开机流程的正确性、调速器系统工作的正确性、自动化元件动作的正确性，记录自开机命令发出至机组开至“空载”所用时间。然后监控系统发“G-S”命令停机，机组按顺控停机流程执行。停机过程中检查：停机流程的正确性、调速系统关机动作的正确性、自动化元件动作的正确性，记录自停机命令发出至电制动投入所用时间，记录自电制动投入至机组全停所用时间，记录自机械制动投入至机组全停所用时间。再自动开机，模拟一种机械与电气事故，检查事故停机回路与流程的正确性。

8.机组并列试验及带负荷试验

（1）机组并列试验

试验的目的是检查机组同期并网的正确性。

换相开关置“断开”位置，解除换相开关与发电机出口断路器的闭锁，模拟换相开关在“水轮机”工况。监控系统发“S-G”命令开机，机组按顺控开机流程执行，同期装置投入，进行机组的模拟并列试验，断路器合闸。检查同期装置工作情况，同时录制发电机电压、系统电压、断路器合闸脉冲波形图。跳开断路器，根据波形图，检查、调整合闸导前时间，重复前面模拟试验至符合要求。再将换相开关合闸至“水轮机工况”，监控系统投入同期装置，进行机组正式并列试验，断路器合闸，机组并入电网运行。假同期试验时，应解除换相开关操作电源，并解除调速器初负荷信号，试验完成后恢复。

（2）机组带负荷试验

试验的目的是检查各种负荷情况下机组的运行情况。

进行机组带负荷试验，调节机组有功负荷逐级增加至额定负荷，观察水轮发电机组、发电机配电设备、主变、高压电缆等高压配电设备的运行情况，检查各仪表、监控系统指示的正确性，测量机组在各种负荷下的振动、摆度、各部瓦温、各轴承温升、各轴承油槽的油温与油位、冷却水压力与流量、上下库水位、尾水管压力值、进水流道水压、定子电压与电流、转子电压与电流、有功功率、无功功率、发电机噪声等参数。

9.调相压水试验

试验的目的是检查机组调相压水功能，记录压水及补气时间。

模拟开机条件，按进气压水程序进行压水试验。观察液压阀动作次数及尾水管液位开关状态与监控显示是否一致，记录自动补气时间间隔，压水完成后，按排气流程进行排气，液位开关应显示水位上升正常，试验前检查压水系统各手动阀处于打开位置，压水系统应能完成连续两次压水。

10.SFC分步与自动开停机试验及动平衡校验

SFC分步与自动开停机试验及动平衡校验的目的是检查SFC分步与自动开机功能，校验机组动平衡，水泵调相工况的瓦温考核。

按水泵调相工况分步开机。在SFC手动设置转速限制，按规定升速曲线升速，检查机组转向，振动与摆度，调整机组配重，完成后分别进行水泵工况下假同期并列试验与真同期并列试验，并网后在水泵调相工况下连续运行，考核瓦温，检查压水系统补气压水情况。

11.发电调相及连续热稳定运行试验

试验的目的是检查发电—发电调相工况转换功能，考核发电调相工况下的各部温升。

自动开机到稳定负载运行。按控制流程进行发电—发电调相工况转换。转换完成后以发电调相工况稳定运行至各部瓦温稳定，转换过程中密切监视功率及转轮与蜗壳间压力变化情况，稳态后监视迷宫环水温上升情况。

12.机组抽水—调相、连续抽水、正常泵工况停机及断电等试验

试验的目的是检验机组水泵调相—水泵工况转换功能，考核机组在水泵工况下的温升情况。校核水泵在正常停机时的导叶关闭情况及最小吸收功率。检验流道在水泵断电情况下的压力变化情况。

SFC开机至水泵调相工况稳定运行。按控制流程进行水泵调相—水泵工况转换。转换完成后以抽水工况稳定运行4～5小时至各部瓦温稳定。按正常停机流程停机，检验调速器动作情况及发电出口断路器断开时的最小吸收功率。再次开机抽水，手动拉开发电机出口断路器进行水泵断电试验。记录流道压力变化情况。记录发出指令到机组转速降至零的停机程序全部执行完毕的总时间。根据录波图，修正导叶关闭规律，优化过渡过程参数。

13.工况转换试验

试验的目的是检验机组发电调相转发电、水泵转水泵调相、抽水正常转发电、抽水紧急转发电等工况转换功能。

机组开机至初始发电工况稳定运行后，按控制流程进行相应工况的转换。记录各指令发出至工况转换完成的时间。记录工况转换过程中流道压力的变化。水泵转水泵调相时用气量较大，必须注意确保气罐压力，适当延长进气时间。

14.背靠背启动试验

试验的目的是检查两台机组之间的背靠背启动功能。

发电机和电动机分步开机，在分步开机至升速的过程中逐次试验紧急停机按钮，励磁系统保护停机功能。检查启动刀、拖动刀、励磁系统等相关系统功能正常后，按正常自动流程背靠背启动机组至电动机抽水调相工况并网。发电机出口断路器、拖动刀闸自动断开。启动机与被拖动机互换后，重复上述过程启动。两台机组之间要密切联系，发现失步立即停机。注意检查继电保护系统在启动过程中接收到的模式信号是否正确。

15.机组甩负荷试验

试验的目的是检查机组在甩负荷工况时的调速器系统的动态调节性能，校核导叶接力器紧急关闭时间，蜗壳水压上升率，机组转速上升率等。检查机组在发电满载工况下的温升。

试验时机组自动开机，分别在带25%、50%、75%、100%额定负荷下，手动跳开发电机出口断路器进行发电工况甩负荷试验。录制过渡过程的各种参数变化曲线及过程曲线。记录各部振动与摆度。甩负荷试验可与发电机负载试验穿插进行。若受电站运行水头或电力系统条件限制，机组不能按上述要求甩额定负荷时，可根据当时条件对甩负荷试验次数与数值进行适当调整。最后一次甩负荷试验在所允许的最大负荷下进行。