藍波衛(wèi)

(廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司，廣東 大埔 514299)

水輪發(fā)電機停機失敗的處理與防范

藍波衛(wèi)

(廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司，廣東 大埔 514299)

某公司1號發(fā)電機在一次自動停機過程中發(fā)生了停機失敗故障，從二次控制回路和監(jiān)控系統(tǒng)流程等方面分析、判斷故障原因，找到了故障的根源及隱患并快速消除了故障，提出了相應(yīng)的防范措施，以保障機組的安全穩(wěn)定運行。

水輪發(fā)電機；接力器鎖錠；停機失敗；壓力開關(guān)

0 引言

某公司低水頭徑流式水電站裝機容量為4×36 MW，以發(fā)電為主、防洪為輔，水庫特性為日調(diào)節(jié)；采用“兩機一變”擴大單元接線，通過220 kV青雁線路輸送電能至廣東電網(wǎng)。

該電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用NARI NC2000和NARI SJ500現(xiàn)地控制單元(機組LCU)；機組在停機后監(jiān)控系統(tǒng)自動投入接力器鎖錠，保證接力器和上游水壓無法打開導葉沖轉(zhuǎn)水輪發(fā)電機，以防止危險事故的發(fā)生。該電站雖然總裝機容量不大，卻在粵東電網(wǎng)擔負調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)，并作為“黑啟動”電廠。

1 故障簡述

2014-12-03T22:00，廣東省電網(wǎng)中調(diào)下令停該電站1號發(fā)電機，運行值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出1號機組停機令后，機組自動減有功、無功負荷接近0，出口開關(guān)801自動分閘；轉(zhuǎn)速下降至額定功率20 %后，制動器自動投入、退出正常；1 min后，監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示“1號機組停機失敗”，監(jiān)控系統(tǒng)電氣運行監(jiān)視畫面顯示“801開關(guān)分閘、導葉開度為0、接力器鎖錠未投入”。運行值班員立即到發(fā)電機層1號機組LCU柜現(xiàn)場復(fù)歸“停機失敗”信號，然后檢查機組轉(zhuǎn)速為0、制動器已復(fù)歸、調(diào)速器導葉開度為0，通過監(jiān)控系統(tǒng)投入接力器鎖錠正常，到水輪機層檢查空氣圍帶已投入、主軸密封水已退出。

2 初步原因分析

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)停機令后，機組能自動減負荷為0，自動跳出口開關(guān)801，自動投入制動器，說明機組LCU停機流程工作正常。從監(jiān)控系統(tǒng)運行畫面顯示“接力器鎖錠未投入”內(nèi)容分析，初步認為故障原因可能有下列幾個：

(1) 機組LCU未輸出指令投鎖錠；

(2) 鎖錠控制回路、管路故障；

(3) 機組LCU柜操作電源不正常；

(4) 其他二次控制回路有故障。

3 故障原因排查

針對以上初步原因分析，電氣二次維護人員到現(xiàn)場分別檢查接力器鎖錠及其控制回路、LCU控制流程和其他二次控制回路。

(1) 用萬用表測量機組LCU柜直流220 V操作電源正常，端子接線良好無松動，說明故障原因并非機組LCU柜操作電源不正常。

(2) 用萬用表、兆歐表分別測量鎖錠控制電磁閥線圈直流電阻及絕緣電阻，結(jié)果正常；線圈接線無松脫，線圈插座接觸良好。檢查接力器鎖錠裝置無機械卡阻；接力器控制管路、閥門、油路、壓力均正常，可以排除鎖錠控制回路、管路故障。

(3) 在機組LCU柜的觸摸屏上調(diào)出開停機流程，對每條流程逐一檢查核對，均沒有發(fā)現(xiàn)異常；值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)停機自動減負荷，制動器自動投入退出正常，復(fù)歸“停機失敗”后再次投入接力器鎖錠正常，說明LCU控制流程正常。

(4) 經(jīng)過以上分析排查，認為其他二次控制回路有故障(沒有反饋信號進入監(jiān)控系統(tǒng))，致使流程中斷、停機失敗。維護人員通過對鎖錠控制流程、常規(guī)控制回路和LCU停機流程(停機令→機組減負荷至0→跳出口開關(guān)→調(diào)速器關(guān)導葉至0→轉(zhuǎn)速不大于20 %→投入制動器→轉(zhuǎn)速為0復(fù)歸制動器→退出冷卻水→投入空氣圍帶→退出主軸密封水→投入接力器鎖錠→停機完成)逐步分析檢查，認為主軸密封水對流程影響最大。

檢查主軸密封水電磁閥自動投入、退出均正常，管路的壓力表、壓力變送器均正常，但是壓力開關(guān)(型號Clake MC-T11)是密封型的，不能直接看出微動開關(guān)接點是否正常。壓力開關(guān)外殼有結(jié)露，接線口塑料密封損壞；拆開壓力開關(guān)發(fā)現(xiàn)微動開關(guān)接點和接線端子有銹蝕，測量微動接點已斷路。這說明主軸密封水壓力開關(guān)已損壞，使“退出主軸密封水”信號沒有反饋進入LCU停機流程，致使機組停機失敗。更換壓力開關(guān)后，機組自動停機正常。

4 故障處理

壓力開關(guān)是較為關(guān)鍵的輔助設(shè)備，是一種壓力控制裝置，水輪發(fā)電機組的各種壓力狀態(tài)(如水壓、油壓過高或過低)均要通過其微動開關(guān)接點反饋到二次回路和計算機監(jiān)控系統(tǒng)，使二次控制回路和監(jiān)控系統(tǒng)自動執(zhí)行機組的啟停機和事故停機流程。由于主軸密封水壓力開關(guān)裝在水輪機層直接與主軸密封相連的管道上，環(huán)境比較潮濕，特別在雨季時節(jié)，壓力開關(guān)鐵皮外殼會結(jié)露，再加上接線口塑料密封不嚴和平時積附的灰塵，使壓力開關(guān)接點卡阻接觸不良或銹蝕損壞。

針對此類故障，對其他3臺機組進行檢查，并采取以下方法進行處理。

(1) 重新裝好接線口塑料密封，防止內(nèi)部受潮和灰塵進入。

(2) 對壓力開關(guān)的接線端子和微動開關(guān)接點進行檢查，發(fā)現(xiàn)接點卡阻或銹蝕等故障時，立即更換。

(3) 檢查感壓元件是否銹蝕、變形或損壞，微動開關(guān)動作是否靈活可靠。

(4) 調(diào)整壓力開關(guān)上的整定值，使其動作壓力準確。

(5) 雨季經(jīng)常清理擦拭壓力開關(guān)外殼，防止結(jié)露受潮。

經(jīng)過上述方法處理后，壓力開關(guān)動作準確、可靠，接點接觸良好。

5 防范措施

(1) 加強設(shè)備維護管理和運行管理，落實各項管理制度，強化員工工作責任心。

(2) 加強練兵，充分做好設(shè)備事故預(yù)想，不斷提高維護和運行人員的專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)技能。

(3) 設(shè)備出現(xiàn)異常時，首先要判斷、檢查哪些設(shè)備運行正常，異常設(shè)備與正常設(shè)備的關(guān)聯(lián)性，再對異常情況認真分析和慎重處理。

(4) 封堵壓力開關(guān)、壓力變送器等二次設(shè)備的接線密封口小孔，阻止灰塵、潮氣進入。

(5) 由于水輪機層環(huán)境比較潮濕，進行設(shè)備巡檢和定期維護時，檢查壓力開關(guān)外殼是否完整，并用干燥棉布擦拭結(jié)露的外殼，清除積塵、積水。

(6) 機組大小修時，按照作業(yè)指導書校驗二次設(shè)備，嚴格檢查開關(guān)刻度、緊固件、調(diào)節(jié)件、微動開關(guān)和機械觸點是否完好。

(7) 由于壓力開關(guān)只有在機組大小修時才拆下校驗，檢驗間隔較長，應(yīng)選用有質(zhì)量保證的滿足國標、國際標準要求的產(chǎn)品。

(8) 班組和物資管理部門應(yīng)加強對設(shè)備備品、備件的管理，保證設(shè)備損壞后有備件進行更換。

(9) 采用質(zhì)量更好、功能更完善的壓力開關(guān)產(chǎn)品(例如有玻璃觀察窗的可以看到內(nèi)部微動開關(guān)接點的)，減少設(shè)備故障。

6 結(jié)束語

此次監(jiān)控畫面顯示故障發(fā)信是停機失敗、接力器鎖錠未投入，實際故障是相鄰的主軸密封水二次控制回路。按上述方法處理故障和執(zhí)行防范措施之后，機組在各種負荷工況下停機，未再出現(xiàn)過此類故障，證明該方法和措施是有效的。

隨著機組自動化程度的提高，對電氣維護人員提出了更高的要求。在日常工作中，要做到勤學習、勤檢查、多分析，并根據(jù)不同情況、不同環(huán)境、不同問題采取有針對性的方法進行處理，以理論結(jié)合實際的方法來分析問題、處理問題，及早排除設(shè)備隱患，把故障消滅在萌芽狀態(tài)，避免故障或事故的發(fā)生和擴大，確保發(fā)電機組安全、穩(wěn)定運行。

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2016-12-03；

2017-04-02。

藍波衛(wèi)(1973—)，男，工程師，主要從事水電廠綜合自動化、電力安全技術(shù)管理工作，email：lbwhlh@163.com。