(广东粤电枫树坝发电公司 广东河源 517300)
摘要：对于一些规模较大且结构复杂的水电站水轮发电机组来说，一旦设备在运行过程中发生了甩负荷故障，这将对水电站发电机组的稳定运行造成严重影响，不利于水电站经济效益的提升。基于此，本文以发电机组的甩负荷作为研究对象，分析水轮发电机组甩负荷带来的危害，通过采取有效的处理措施和预防措施实现对甩负荷的积极应对，保证机组稳定运行。
关键词：水电站；水轮发电机组；甩负荷
引言：水轮发电机组是水电站发电中的核心系统，机组在运行时如果出现了甩负荷现象，这将降低系统运行效率，导致能源利用率和供水水平的降低，从而无法满足当地居民对用水用电的需求。了解水轮发电机组运行时存在的甩负荷危害，有利于实现能源的高效利用，使水资源更好的转化为电能，推动水电系统的安全运行，提升水电站的经济效益。
1.水电站水轮发电机组甩负荷危害分析
1.1甩负荷现象和表现形式
水轮发电机组在运行时会因某些故障原因而产生甩负荷现象，有时也会因变电站开关故障而出现跳闸情况。这些问题都会导致水轮发电机组和电网快速脱离，水轮发电机的转速提升，整个机组开始出现异常运行声音，并伴随着明显的过电压现象，即甩负荷现象。水轮发电机组的甩负荷与机组机械能无法转化为电能有关，电能不能为输送，水轮发电机组的动力矩超过阻力矩，使机组转速不断提升，而引水管位置的水压升高。当水轮发电机组内的保护装置在良好状态下运行时，转速提升到最大值时，受调速装置的影响，导叶会快速关闭，此时水轮发电机组的转速逐渐下降，慢慢的从快速转动状态转为稳定运行状态。如果水轮发电机组出现了故障，设备将所有负荷甩出，这一段时间内，一旦调速器发生故障或导叶不能及时关闭，水轮发电机组的转速将会不断提升直到超过额定转速，此时发电机组的噪音较大，机组内部零部件出现不同程度的破坏。一般情况下，甩负荷故障时的机组转速将会是额定转速的2.7倍，同时机端电压提升，设备和压力管道的应用将会受到故障威胁[1]。
1.2甩负荷的产生原因
对于水轮发电机组的甩负荷故障原因，主要表现为以下几点：（1）机组发生励磁或电气事故时，机组的运行会伴随着保护动作，此时发电机的出口断路器会做出跳闸操作。（2）机组调速器油压装置存在明显故障，低油压状态导致机组停机，出口断路器因此而故障跳闸。（3）水轮发电机组主变压器发出的保护动作存在异常，设备内部线路也有故障问题，导致断路器引发跳闸操作。（4）电力系统自身带有故障问题，导致水轮发电机组设备的内在线路开关跳闸，从而引发甩负荷故障现象。
1.3甩负荷超速运行给水轮发电机组带来的危害
当水电站水轮发电机组在运行过程中出现甩负荷故障时，甩负荷现象对发电机组产生的危害表现如下：（1）水轮发电机转动部件的离心力增加。因离心力的增加，机组转动部件发生振动，且摆渡数值超出了额定数值。此时机组内的转动部分开始碰撞静止部分，一部分零部件因此而受到破坏。比如转子和定子碰撞或转轮而转轮室碰撞，这种碰撞都会给设备带来伤害。（2）受甩负荷的影响，机组轴向推力变化。因机组转速的升高，轴向推力会给水轮发电机组运行带来诸多危险。比如导叶开度减小，轴向推力和转动的重力反方向运行，一旦力的大小超过了额定数值，发电机组就会被直接抬起，进而引发水泵升力抬机的故障问题。机组内部尾水管存在负水锤的情况，转叶下方位置水锤压力较大，机组同样被抬起，随后机组的转动部分抬升，下降后机组镜板与推力瓦之间产生撞击。严重情况下，推力瓦出现损伤，而镜板也会因此而变形。（3）甩负荷故障现象会给机组导瓦、推力瓦造成损坏影响。
水轮发电机中的导瓦和推力瓦是两个十分容易损伤的部件，一旦出现损伤情况，其固定的螺栓就会松动或掉落，此时尾水管存在裂缝，发电机组设备面临损坏。一旦压力管水压提升，发电机组蜗壳和管道部分就会明显破裂[2]。
2.水电站水轮发电机组运行中甩负荷的应对措施
2.1甩负荷处理措施
要求水电站工作人员和水轮发电机组操作人员明确了解机组甩负荷的故障原因，针对具体的原因问题制定相应的解决措施，使机组管理人员可以在值班过程中可以积极的应对突发事故，确保水轮发电机组的甩负荷故障得到处理。为了加强对水电站建筑物的有效保护，水电站内应针对甩负荷的危害制定故障应对方案。首先，中控室的值班人员在发现水轮发电机组异常运行时立即检查机组的出口开关，查看机组灭磁开关是否断开，如果没有断开，可手动断开励磁开关。打开应急照明设施对发电机组的应急电源全方位检查，尽可能的恢复机组正常供电。水轮发电机组一旁的值班人员需要在日常管理作业中做好对调速器的检查工作，根据调速器的运行状态判断其是否满足运行要求，如果发现调速器没有产生动作，应关闭电磁阀手，使机组导叶能够到达空载开度。紧急情况下工作人员可以手动按下电磁阀的停机按钮，让导叶完全关闭。最后，当调速器故障无法动作时，发电机组将无法停止运转，此时值班人员应立即联络专业维修人员将机组的进水闸门关闭，使水轮发电机组停止运行，避免甩负荷持续对机组安全运行产生影响。水机层工作人员需要在规定时间内做好顶盖的排水工作，并与机组旁的值班人员相互配合完成对机组的保护工作，以合理的应对措施降低甩负荷发生几率。
检查发电机组的保护动作情况，判断当前存在的故障原因并加以处理。如果发电机组没有故障跳闸，但确实有甩负荷的情况存在，建议调整发电机的电压直到可以维持水电站的运行。当励磁开关跳开时，应查看水电站用电情况，如果备用电源没有自投成功，应立即试送水电站备用电源。对汽机调节系统加以保护，使其转速处于保护动作值之下，维持汽机的转速在每分钟3000r左右。查看汽机抽汽逆止门和电动门高排逆止门的自动关闭情况，如果没有自动关闭，可手动操作关闭。查看轴封供汽汽源是否切换正常，观察轴封压力和温度情况，以便及时调整。检查开启凝结水再循环门，使其维持除氧器的水位。检查高加疏水自动动作是否正常，查看高中低压疏水是否自动开启，随时做好手动操作。
2.2甩负荷预防性措施
恶劣的天气环境容易对水轮发电机组运行产生影响，面对雷雨或者大风天气时，应将发电机组停机。如果当前水电站正在执行防汛泄洪的任务，对用电有着较高的需求，建议在水电站内配备自动化柴油发电机应急电源，避免甩负荷故障发生时柴油机组依然可以完成对该区域的供电，。加强对水电站的事故演戏，要求各个班组的工作人员明确岗位分工，事故发生时能够立即到达岗位并采取相应的故障应对措施。对水轮发电机做好维护与检查工作，加强对机组的日常保养，不定期展开巡回检查，以便及时了解机组的实际运行情况，做好相关记录工作，确保水轮发电机组能够处理健康的运行状态。
总结：总而言之，本文通过对水轮发电机组运行情况的研究，对甩负荷的表现形式、产生原因有所了解，判断了甩负荷给水电站水轮发电机带来的危害。针对实际情况，要求各个部门的工作人员提升安全维护意识，兼顾应对措施和预防措施，在事故预防的基础上妥善处理甩负荷故障，从而延长水轮发电机的使用寿命，保证水电站的可靠供电。
参考文献：
[1]周怀生.探讨水电站水轮发电机组运行中甩负荷危害及应对措施[J].智能城市,2019,5(11):171-172.
[2]王宁.水电站水轮发电机组运行中甩负荷危害及应对措施探讨[J].地下水,2018,40(06):234-235.
作者简介：林瑞源（1988.8-），男，江西宜春人，中国农业大学本科，助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。