3.3.2(1) Пуск, останов из генераторного режима и режима синхронного компенсатора должны быть полностью автоматизированы

Полностью автоматизированными могут считаться гидроагрегаты, пуск и останов которых осуществляются от одного командного импульса, подаваемого дежурным персоналом или управляющими автоматическими устрой­ствами; контроль за работой ведется автоматически, а регулирование режима работы может осуществляться ав­томатизированными системами управления, общестанцион­ными устройствами регулирования частоты и мощности либо дежурным персоналом с помощью дистанционных устройств управления, допускающих автоматическую заг­рузку и разгрузку по мощности при аварийных ситуациях в энергосистеме, В объем автоматизации гидроагрегата вхо­дят: пуск, включение в сеть и останов, регулирование ре­жима работы, контроль за работой наиболее важных узлов и рабочими параметрами, управление работой всех вспо­могательных систем, обеспечивающих работу гидроагрега­та, защита и сигнализация при различных неисправностях.

Пуск гидроагрегата осуществляется воздействием ме­ханизмов регулятора частоты вращения (РЧВ) на откры­тие регулирующих органов гидротурбины, при этом в ка­честве пускового устройства используется наиболее часто механизм ограничения открытия или специальный элект­ромагнитный золотник с гидроблокировками (так называ­емый гидропуск) [6].

В микропроцессорных регуляторах управление откры­тием направляющего аппарата при пуске агрегата произ­водится программным способом без каких-либо дополни­тельных пусковых устройств.

Разворот гидроагрегата при пуске производится откры­тием направляющего аппарата гидротурбины до пусково­го открытия, обеспечивающего трогание расторможенно­го гидроагрегата и повышение частоты вращения до но­минального значения, после чего вступает в действие ре­гулятор гидротурбины, осуществляющий регулирование частоты вращения гидроагрегата с заданной ему уставкой. Подгонка частоты вращения гидроагрегата к частоте энер­госистемы и выбор момента включения гидроагрегата в сеть осуществляются автоматическим синхронизатором.

В аварийных ситуациях в целях ускорения включения в сеть резервных гидроагрегатов, а также в ряде других случаев на небольших гидроагрегатах пользуются мето­дом самосинхронизации, заключающимся в том, что при определенной допустимой разнице частоты вращения гид­роагрегата и частоты электросети производится включе­ние невозбужденного гидрогенератора в сеть, после чего подается возбуждение и генератор втягивается в синхро­низм. Это позволяет существенно сократить время синх­ронизации, однако каждое включение методом само­синхронизации сопровождается 1,5-2-кратным (по срав­нению с номинальным) значением уравнительного тока и большими, хотя и кратковременными, динамическими на­грузками на узлы гидрогенератора.

В нормальных условиях пуск и включение гидроагре­гата в сеть методом точной синхронизации происходят за 40 — 60 с. Увеличение этого времени свидетельствует о не­исправностях либо системы регулирования гидротурбины, либо автоматического синхронизатора.

Нормальный останов гидроагрегата также осуществля­ется подачей одного импульса, после которого должны про­изойти автоматическая разгрузка гидроагрегата по актив­ной и реактивной (если это предусмотрено) мощности, от­ключение гидроагрегата от сети и закрытие направляю­щего аппарата гидротурбины. После закрытия направля­ющего аппарата гидроагрегат некоторое время вращается по инерции с заметным понижением частоты вращения в первый момент. Далее понижение частоты вращения за­медляется, при этом свободный выбег может длиться десят­ки минут. Длительность выбега зависит от махового момен­та гидроагрегата, сил трения в подпятнике и подшипниках, вентиляционных потерь, условий подтопления рабочего ко­леса, протечек воды через направляющий аппарат.

Во время вращения гидроагрегата с пониженной час­тотой ухудшаются условия смазки подпятника, что может привести к его повреждению, поэтому для сокращения вре­мени свободного вращения предусматривается принудительное торможение гидроагрегата, осуществляемое с по­мощью механических колодочных тормозов. Для сохране­ния колодок тормозов от теплового и механического раз­рушения торможение гидроагрегата рекомендуется начи­нать после понижения частоты вращения до 20-30% номи­нального значения. В ряде случаев при плохом качестве уплотнений направляющего аппарата полный останов гид­роагрегата без принудительного торможения невозможен.

Регулирование режима работы гидроагрегата включа­ет автоматическое или дистанционное с участием опера­тивного персонала ГЭС изменение активной и реактив­ной мощности и при необходимости перевод гидроагрега­та из режима генерирования в режим синхронного ком­пенсатора. К автоматическим устройствам изменения мощ­ности относится, например, регулятор мощности ГЭС по водотоку, который автоматически регулирует мощность гидроагрегатов в целях поддержания постоянным уровня воды в верхнем бьефе ГЭС.

Большинство ГЭС участвует в плановом регулирова­нии суточного графика нагрузки энергосистемы. Приме­нение современных микропроцессорных устройств позво­ляет автоматизировать работу ГЭС по заданному графику нагрузки, однако из-за неточности прогнозирования во времени графика нагрузки такие системы оказались не­востребованными.

Наиболее крупные ГЭС привлекаются к автоматичес­кому вторичному регулированию частоты и активной мощ­ности. Сигнал АРЧМ, формируемый на уровне ЦДУ или ОДУ, поступает на ГЭС по каналам телемеханики и отра­батывается с помощью системы группового регулирова­ния активной мощности (ГРАМ). В этом случае режим работы ГЭС по активной мощности оказывается полнос­тью автоматизированным.

Управление работой вспомогательных систем гидроаг­регата должно быть полностью автоматизировано. К вспо­могательным системам относятся: маслонапорная установка системы регулирования (МНУ); система смазки гидроагрегата; система технического водоснабжения; система от­качки воды и масла из дренажных колодцев, с крышки турбины и лекажного бачка; пневматическая система сжа­того воздуха для торможения, зарядки МНУ и перевода гидроагрегата в режим синхронного компенсатора с отжатием воды от рабочего колеса гидротурбины и т.п.

Работа перечисленных систем происходит в автомати­ческом режиме без вмешательства дежурного персонала. Вспомогательные системы должны обеспечивать постоян­ную готовность гидроагрегата к пуску из резерва, приня­тию полной нагрузки и изменениям режима работы.

Защита и сигнализация должны обеспечить своевре­менное выявление неисправностей в работе оборудова­ния ГЭС, оповещение оперативного персонала об этом и отключение или полный останов гидроагрегата при разви­тии неисправностей до состояния, угрожающего целост­ности оборудования. На ГЭС имеются две системы сигна­лизации: центральная аварийная и центральная предупре­дительная. Действие сигнализации обычно сопровождает­ся световым и звуковым сигналом, кроме того срабатыва­ет расшифровывающее устройство, указывающее харак­тер неисправностей.

Аварийная сигнализация включается при срабатывании любых видов электрических и гидромеханических защит, действующих на отключение и останов гидроагрегата.

Электрические защиты служат для обеспечения безо­пасности электротехнического оборудования. Вопросы эк­сплуатации этих защит изложены в разделе 5.9 ПТЭ

Гидромеханические защиты предотвращают механичес­кие повреждения гидроагрегата вследствие нарушения нор­мальной работы отдельных его узлов или возможной по­тери управления за счет понижения давления или уровня масла в масловоздушном котле МНУ.

Центральная предупредительная сигнализация действу­ет в случаях: срабатывания всех видов электрических за­щит, не действующих на отключение генератора; действия реле контроля напряжений цепей постоянного и переменного тока, предназначенного для управления и защиты гидроагрегата; потерь напряжения на сборках собствен­ных нужд; действия электрических защит линий электро­передачи; действия выходного реле защит напорного бас­сейна либо щитового отделения ГЭС; срабатывания гид­ромеханических защит, сигнализирующих об отклонении от нормальных параметров работы отдельных узлов и вспо­могательных систем гидроагрегата.

Гидромеханические защиты действуют при этом в случаях:

—понижения давления масла в котле МНУ до уставки аварийно-низкого давления;

—понижения уровня масла в котле и маслобаке МНУ;

—понижения уровня масла в маслованнах подпятника и генераторного подшипника;

—снижения расхода воды на смазку турбинного под­шипника;

—понижения давления воздуха в системе торможения или ресиверах для отжатия воды при переводе гидроагре­гата в режим синхронного компенсатора;

—повышения температуры сегментов подшипников и подпятника;

—повышения уровня воды на крышке турбины или масла в лекажном баке системы регулирования;

 

—понижения уровня масла в верхнем баке смазки капсульного гидроагрегата и включения резервного насо­са смазки;

—переполнения нижнего (сливного) бака смазки капсульных гидроагрегатов;

—нарушения связи электрогидравлического регулято­ра гидротурбины с регуляторным генератором (пендель-генератором).

В зависимости от конструкции гидроагрегата этот пе­речень может быть расширен или сокращен.

Автоматизация гидротурбинных установок позволяет:

—    сократить численность оперативного дежурного персонала, занятого управлением и регулированием режимов работы ГЭС. В настоящее время, когда практически все эксплуатируемые ГЭС обладают высокой степенью автоматизации, даже на крупных ГЭС численность дежурного персонала, обслуживающего не только собственные гидротурбинные установки, но и оборудование электри­ческих подстанций, компрессорных, общестанционных насосных станций и т.п., составляет не более 6-8 чел. в смену, а на средних и мелких ГЭС — 1-3 чел.;

—обеспечить более надежную и устойчивую работу энергосистемы. В аварийных режимах, возникающих вследствие дефицита мощности в энергосистеме, автома­тика позволяет быстро вводить в работу резервные гидро­агрегаты, увеличивать их нагрузку, а при отключении круп­ных потребителей также быстро уменьшать ее. Автомати­ческое регулирование возбуждения гидроагрегатов повы­шает устойчивость параллельной работы энергосистем, способствует быстрому восстановлению напряжения сети после коротких замыканий;

—рационально эксплуатировать вспомогательное обо­рудование и механизмы, исключая их работу вхолостую и тем самым сокращая расход электроэнергии на собствен­ные нужды и уменьшая износ оборудования;

—повысить эффективность использования водотока пу­тем выбора оптимального числа работающих гидроагрега­тов, рационального распределения нагрузки между ними, а также стабильного поддержания наивысшего уровня верх­него бьефа при регулировании мощности ГЭС по водотоку;

—своевременно обнаруживать неисправности в рабо­те оборудования и принимать меры к предотвращению раз­вития аварии. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы устройства автоматического управления и контроля все­гда были включены в работу.