AGC运行对水电机组影响的分析
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【摘要】本文主要围绕着agc的运行和水电机组的影响展开了分析，探讨了AGC运行对水电机组产生的各种影响，以期可以为AGC的运用和水电机组的运行提供参考。
【关键词】AGC运行；水电机组；影响
中图分类号：F407文献标识码： A
一、前言
在水电机组运行的过程中，AGC对水电机组会造成不同程度的影响，因此，分析AGC运行对水电机组运行的影响非常有必要，这是提高水电机组运行质量的必要前提。
二、AGC控制概述
AGC控制系统主要由电网调度中心实时控制系统、信息传输通道、远动控制装置（RTU）、单元机组控制系统组成。电力系统可以分为若干个控制区，在控制区内发电机组分为AGC机组和非AGC机组两类。非AGC机组接受电网调度中心的发电计划，由当地的控制系统或人工调整机组的发电功率。AGC机组则接受电网调度中心实施更新的AGC信号，自动调整机组发电功率。电网调度中心利用控制软件对整个电网的用电负荷情况及机组的运行情况进行监视，对掌握的数据进行分析，按照等微增法或购电费用最低原则，对可控机组进行经济负荷分配，计算出发电机组下一时段的基点功率和AGC分配因子，并传送给负荷频率控制软件。电网调度中心负荷频率控制软件采用电网的频率、联络线潮流、系统电时钟差，计算控制区的区域控制偏差（ACE），经过滤波后得到平滑的ACE，然后根据机组的实际功率、基点功率、AGC分配因子及机组的分类，计算出各机组的AGC调节功率值，通过信息传输通道将此指令发送到电厂的RTU装置，同时电厂将机组的运行状况和相关信息通过RTU装置和信息传输通道反馈到电网调度中心的实时控制系统。
三、AGC运行对水电机组影响
1、AGC运行对水轮机及其部件的影响
（一）水轮机转轮叶片工作应力变化
转轮在不同工况下，各部的应力也不同，在AGC运行方式下，水轮机转轮叶片除正常应力的交变循环外，还因工况的频繁变化造成应力幅值的迅速变化，这与正常稳定运行工况下的运行大为不同，对金属材料会较早产生“疲劳”影响。
（二）尾水管内涡带产生压力脉动
水轮机在部分工况运行，尾水管内易产生涡带并形成水压脉动。原则上混流式水轮机因其结构特点不可避免地会产生尾水管水压脉动，一般以水压脉动相对值不超过4％-7％为限，且通过补气以削弱尾水管水压脉动，水轮机运行负荷调节多数也是越过压力脉动XE,进入相对工况较优的区域稳定运行。AGC运行中，因负荷调节幅度大，且有可能长期处于部分负荷区运行，则较强烈的水压脉动会对水轮机转轮及尾水管锥管产生不利影响，例如：顶盖振动、水导处大轴摆度增大、泄水锥脱落、尾水管进人孔门螺丝因疲劳而断裂、噪声增大、导水机构双联臂固定背帽松动、尾水管壁钢板和二期混凝土接合面脱空、钢板撕裂、补气短管断裂、中心补气阀弹簧断裂等等。这些破坏现象在多个水电厂内发生过，其中补气装置损坏失效，反过来更加剧了尾水管内的水压脉动，使得它的破坏作用更大。
（三）水轮机空蚀破坏增大
水轮机长期在部分工况运行，转轮叶片背面脱流和尾水管涡带真空为转轮叶片空蚀破坏提供了充分条件。原来叶片型线不好的水轮机空蚀加剧，原来叶片型线较好转轮也会在这种情况下产生空蚀破坏。
（四）水轮机叶片进口脱流产生的叶道涡加剧叶片裂纹发生
水轮机在部分工况运行，导叶开度偏小，叶片进水边因正冲角变大造成脱流。如果导叶开度长期保持在50％aomax位置，转轮叶片进口脱流产生的叶道涡的作用比较明显，如果转轮叶片焊缝热影响区存在着焊接缺陷，产生叶片裂纹的可能性就比较大，水电机组在水库高水位运行时，水轮机运行水头大于设计水头，按机组额定负荷运行时的导叶开度就达不到全开的程度，当按部分负荷运行时极易进入ao＝50％aomax附近，所以带来水轮机转轮叶片产生裂纹的可能性。
（五）导轴承易产生抗重螺丝松动
机组的导轴承在振动区内运行，抗重螺丝容易被振松。如有些机组的橡胶水水导轴承除上部固定螺丝外，下部还有一些顶紧螺丝(顶紧螺丝安装在顶盖上顶紧水导下部)长期受机组振动影响后发生松动，转而影响水导轴承运行。有些机组装有分块油巴氏合金轴承，抗重螺丝因径向力的增大和机组振动影响发生松动或者顶紧螺丝头部产生磨痕，使轴瓦运行中间隙较大，大轴摆度也因之产生变化。
2、机组运行效率降低振动加剧
参加AGC运行后，为保证调节裕度，机组大多数时间运行在调节区中间位置，其一般负载都在60％-80％，这种运行区域的变化，除了使机组运行经济性变差外，机组的运行特性也变差，同时由于机组负荷在不停的变化着，机组穿越或停留在振动或气蚀区的机率大大增加，这些都对机组的运行产生不利影响。
3、能源消耗明显增加
由于负荷变动频繁，导水机构经常处于动作状态，接力器每动作一次就要消耗一定数量的压力油。压油装置的工作容量是按照水轮机有间歇地调节方式设计的，但水电机组在AGC运行时油泵频繁启动运行，根据统计，参与AGC运行之前压油泵每18-20min启动一次，而参与后则每7-8min启动一次，间歇时间大大缩短。按一台油泵的能力(另一台处于备用状态)衡量，运行时间显著延长，这也就意味着能源消耗的增加。
4、调相发电工况转换频繁造成调相气系统能力不适应
当负荷变动时，机组频繁投切会使发电机开关投切次数加剧，制动系统经常动作会造成过度磨损和粉尘污染，而且机组的停止和重复启动要花费一定的时间，如果在AGC调节最频繁阶段，机组还是保持在并网条件下空转运行为好。考虑到机组空转要浪费大量的水能，所以把压缩空气充入水轮机内压低尾水管内水面，使转轮在空气中转动是最经济的选择。但是，AGC工况过于频繁切换对调相气系统的能力提出新的要求。按设计标准《水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定》，调相气系统中空气压缩机的容量容许在第1次充气压水后，以15-45min时间恢复贮气罐的工作压力，而AGC的频繁投切间隔时间往往比上述恢复气压的规定时间短，或者参加AGC运行并在空载时间中调相空转的机组多，则会出现调相气系统即使空气压缩机连续不停运行也达不到恢复气压的现象。
一般来说，水力发电机组大都在调峰负荷位置上工作，此时大多数机组在最优工况附近运行，可以用一台机组来实现增减负荷或满足调频要求。但在参加AGC运行后，按网调的要求，几台机组可能都并网运行，由调度自动装置控制和调节机组负荷，使其根据系统负荷在一定范围内变动。水电厂运行人员按调度命令启动机组并网和合上AGC调节开关后，不再参与负荷调节。水电机组AGC运行和常规调峰运行不同之处在于：
(1)多台机组长时间带部分负荷运行；
(2)负荷调节频繁；
(3)负荷变动幅度大，调节速度快。
四、AGC功能优化
1、建立SIS系统或对其进行完善
电网调度中，判断对某台或者某一部分的机组做出负荷调度要从几个方面考虑，一是电网运行情况，二是机组对电网贡献的多少。如电网潮流、机组能够适应电网的调度能力、机组可调范围的大小等。另外，还不能忽略各机组的经济运行性以及特性因素，只有把这些因素都考虑在内，才能够最大程度地对整个区域之内的电网进行合理的调度，保证调度的实际效果和电网的工作能力，保证电力系统的经济稳定和可靠的运行以及工作。
2、AGC 运行使水电机组运行工况有了明显的变化，在启停、负荷调节频繁以及长期在部分负荷工况运行等方面是设计制造单位、检修维护单位所想象不到的。为了使水电机组适应电力市场的需要，检修维护单位应该了解参加AGC运行水电机组的实际运行情况和种种故障现象，重视磨损和振动产生的危害，在结构、材料、工艺方面进行相应的改进和提高。开动脑筋，对症下药，改进结构设计，应用新材料，克服过度磨损和振动产生的问题。归纳AGC 运行以来的大量故障，很大一部分是因为磨损和振动原因造成的，在设备消缺和维护检修中，有关人员应总结经验和教训，采取有效措施。
3、虽然水电机组启停迅速，负荷调节灵活，但是水电机组也有其自身的运行规律。例如水电机组启动、停机需要一定的时间和必需的时间间隔，水轮机的稳定运行范围有限，超出这个范围就会因固有的振动特性和水压脉动特性限制，过于频繁地启停机组或长时间在低负荷区停留对主、辅设备带来较多的故障和潜在的破坏影响。目前水电厂的检修维护工作量增加不少，延长大修周期间隔还不可能实现。希望电网调度部门和水电厂能互相沟通，共同寻找水电机组AGC 运行的最佳方式，既能满足电网调度速动性要求，又能实现水电机组长期安全稳定运行。
五、结束语
综上所述，AGC运行对水电机组的使用会造成一定的影响，所以，为了避免AGC对水电机组造成不良影响，一定要深入分析AGC使用的方法和要点，避免出现负面效果。
【参考文献】
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