曹艷明，呂曉東，孟小霞

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司公司，成都 610051)

0 引言

某水電站總裝機4臺，共2 400 MW，每臺機組均配置有5套機組測速裝置：分別安裝于機組測溫柜內(nèi)電腦轉(zhuǎn)速測控儀(主要用于蠕動探測，以下簡稱蠕動測速裝置)、風(fēng)閘制動測速控制柜內(nèi)轉(zhuǎn)速監(jiān)控裝置(以下簡稱制動測速裝置)、純機械過速保護裝置、調(diào)速器A套調(diào)節(jié)器測速裝置和調(diào)速器B套調(diào)節(jié)器測速裝置。其中，蠕動測速裝置、轉(zhuǎn)速監(jiān)控裝置和純機械過速保護裝置這3套裝置的過速信號均直接動作于監(jiān)控系統(tǒng)機組過速保護停機。

1 設(shè)備異?，F(xiàn)象

2020年08月03日05∶00∶32，監(jiān)控CCS發(fā)出以下信號：

——#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>115%Ne動作；——#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>145%Ne動作；——#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>145%Ne復(fù)歸；——#3機測溫柜-蠕動裝置綜合故障報警；——#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>115%Ne復(fù)歸；——電氣過速148%(測速、測溫)，3號機組緊急落門停機操作(流程自啟動)；——#3機組開出第2點動作(#3機停機令)；——#3機組開出第9點動作(#3機投入急停電磁閥)；——#3機組開出第14點動作(#3機勵磁系統(tǒng)退出令)；——#3機組開出第75點動作(#3機投入事故配壓閥電磁閥)；——#3機組開出第129點動作(#3機事故快速閉門；——#3機組開出第131點復(fù)歸(#3機無事故)；——#3機嚴重事故停機流程執(zhí)行中動作；——#3機緊急落門事故停機動作；——#3機事故停機過程中動作；——#3機停機過程中動作。

隨后，#3機組按照事故停機流程停機。

2 初步原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場設(shè)備檢查、查詢相關(guān)歷史數(shù)據(jù)并對歷史數(shù)據(jù)進行分析，判定導(dǎo)致此次異常事件發(fā)生的原因有3個方面：

2．1 原因1：外部干擾導(dǎo)致蠕動測速裝置信號誤開出

當(dāng)天04∶09∶10時許，CCS就已經(jīng)同時發(fā)“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>115%Ne動作”、“#3機測溫屏空冷器進風(fēng)溫度過高”、“#3機測溫屏空冷器出風(fēng)溫度過高”、“#3機測溫屏水導(dǎo)油槽油溫#2過高”、“#3機測溫屏水導(dǎo)油槽油溫#1過高”報警信號，如圖1所示。

圖1 04∶09∶10時的簡報信息

05∶00∶32時許，蠕動測速裝置再次發(fā)出“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>115%Ne動作”和“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>145%Ne動作”信號?，F(xiàn)場檢查產(chǎn)生以上信號的蠕動測速裝置、空冷器出風(fēng)測溫儀、空冷器進風(fēng)測溫儀、水導(dǎo)油槽油溫#1測溫儀及水導(dǎo)油槽油溫#2測溫儀5個裝置緊密安裝在一起。結(jié)構(gòu)布局圖如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)布局圖

該電站曾發(fā)生過一定范圍內(nèi)大概率可以引起測溫儀“溫度過高”報警信號誤開出事件。測試停止，開出信號馬上復(fù)歸的情況。說明該系列的測溫儀產(chǎn)品抗干擾能力較弱。

故初步分析原因1不排除外部干擾導(dǎo)致測溫儀及蠕動測速裝置信號誤開出。

2．2 原因2：機組LCU SOE10板件故障

查詢機組LCU設(shè)備圖紙可知，異常期間產(chǎn)生的“#3機測溫屏空冷器進風(fēng)溫度過高”、“#3機測溫屏空冷器出風(fēng)溫度過高”、“#3機測溫屏水導(dǎo)油槽油溫#2過高”、“#3機測溫屏水導(dǎo)油槽油溫#1過高”、“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>115%Ne動作”、“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>145%Ne動作”、“#3機測溫柜-蠕動裝置綜合故障報警”這7個報警信號均由機組LCU SOE10板件處理后產(chǎn)生且緊密分布在一起，同時報警動作信號及復(fù)歸信號事故產(chǎn)生時標(biāo)一致。

故初步分析原因2不排除機組LCU SOE10板件故障，導(dǎo)致其中的部分信號誤開出。

2．3 原因3：蠕動測速裝置故障

現(xiàn)場檢查#3機組蠕動測速裝置，各輸出節(jié)點參數(shù)設(shè)置正確，并觀察到#3機組蠕動測速裝置上“過速記憶”指示燈點亮。記憶最大轉(zhuǎn)速118．2%Ne。蠕動測速現(xiàn)場檢查情況，如圖3所示。

圖3 蠕動測速裝置現(xiàn)場檢查情況

查詢?nèi)鋭訙y速裝置說明書可知：“過速記憶”指示燈僅在轉(zhuǎn)速達到145%Ne以上時才會點亮，同時開出“轉(zhuǎn)速>145%Ne”信號，并記錄下當(dāng)時最大轉(zhuǎn)速。而現(xiàn)場裝置記憶到的最大轉(zhuǎn)速為118．2%Ne且機組實際并未過速。

故初步分析原因3不排除機組蠕動測速裝置故障。不僅產(chǎn)生錯誤的“過速記憶”信息，同時誤開出“轉(zhuǎn)速>115%Ne”和“轉(zhuǎn)速>145%Ne”信號。

對以上3種情況進行總結(jié)與歸納如下，見表1。

表1 設(shè)備異常原因分析

3 原因排查與分析

通過調(diào)閱2020年08月03日04∶09和2020年08月03日05∶00時間段工業(yè)電視視頻，未發(fā)現(xiàn)此時間段機組測溫柜附近有人員經(jīng)過或其它異?，F(xiàn)象。故排除原因1：外部干擾導(dǎo)致測溫儀及蠕動測速裝置信號誤開出。

經(jīng)現(xiàn)場檢查“#3機測溫屏空冷器進風(fēng)溫度過高”、“#3機測溫屏空冷器出風(fēng)溫度過高”、“#3機測溫屏水導(dǎo)油槽油溫#2過高”、“#3機測溫屏水導(dǎo)油槽油溫#1過高”、“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>115%Ne動作”、“#3機測溫柜-機組轉(zhuǎn)速>145%Ne動作”、“#3機測溫柜-蠕動裝置綜合故障報警”這7個報警信號回路，接線均正確、端子接線緊固、屏蔽線接地正常。將機組LCU SOE10板件郵寄回生產(chǎn)廠家進行返廠檢測，未發(fā)現(xiàn)該板件有任何異常(注：由于蠕動測速裝置廠家已停止生產(chǎn)該產(chǎn)品且不再提供該裝置的后續(xù)服務(wù)，故蠕動測速裝置未能進行返廠檢測)。故排除原因2：機組LCU SOE10板件故障。

查詢異常期間#3機組調(diào)速器、制動測速及蠕動測速三個裝置所測量的轉(zhuǎn)速曲線發(fā)現(xiàn)：三個裝置所測量的實際轉(zhuǎn)速均未過速，且蠕動測速裝置所測量的轉(zhuǎn)速在機組事故停機時突降為0%Ne，呈現(xiàn)明顯的故障狀態(tài)。如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場各測速裝置轉(zhuǎn)速測值曲線

綜上可知：本次#3機組異常落門停機的原因為：#3機組蠕動測速裝置故障，導(dǎo)致裝置轉(zhuǎn)速測量異常，“轉(zhuǎn)速>115%Ne”和“轉(zhuǎn)速>145%Ne”信號輸出接點誤開出。

4 處理措施及建議

4．1 處理措施

根據(jù)NB/T 35004—2013《水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》第4．1．8條“機組二級過速保護應(yīng)裝設(shè)機械和電氣兩種信號源的轉(zhuǎn)速信號器”和第4．1．9條“機組電氣轉(zhuǎn)速信號器應(yīng)具有電壓互感器和齒盤兩種測頻方式冗余輸入”要求。目前該水電站機組已配置純機械過速保護裝置和制動測速裝置，且制動測速裝置輸入為雙通道，齒盤探頭測量為主，電壓互感器測量為輔。滿足上述NB/T 35004的有關(guān)規(guī)定，且滿足機組正常啟停機控制和事故停機流程控制的需要。采取以下處理措施：

(1) 在征詢電力設(shè)計院同意后，電站修改了監(jiān)控系統(tǒng)機組過速保護停機條件，蠕動測速裝置輸出至監(jiān)控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速接點不啟動事故停機流程，僅做監(jiān)測報警用。

(2) 對蠕動測速裝置進行換型，選用更加穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力更強的成熟產(chǎn)品。

4．2 優(yōu)化建議

考慮到機組事故停機流程的所有啟動條件均存在信號誤動的可能，建議在啟動條件中增加防止電氣過速保護誤動的邏輯：

(1) 在機組運行出現(xiàn)電氣過速保護信號時，可綜合其它回路測得的機組實際頻率值，如果電氣過速保護信號動作而機組頻率正常，則僅發(fā)出機組過速報警。

(2) 在機組運行出現(xiàn)電氣過速保護信號時，可綜合發(fā)電機出口斷路器GCB狀態(tài)，如果電氣過速保護信號動作而GCB在合閘狀態(tài)，則僅發(fā)出機組過速報警。

5 結(jié)論

機組過速保護配置時既要做好防拒動的配置，也要考慮防誤動的措施。畢竟機組飛逸危害極大，事故嚴重時可導(dǎo)致導(dǎo)水機構(gòu)被破壞，造成機組大量跑水，進而演變成水淹廠房的重特大事故，給水電站安全運行和國有資產(chǎn)帶來嚴重損失。本文通過對機組異常落門停機事件的故障查找及原因分析的過程進行了總結(jié)、歸納，并有針對性地提出了相應(yīng)的處理措施和預(yù)防建議，希望能在機組過速保護配置和裝置選型方面進行優(yōu)化，從而保障水電站機組的安全穩(wěn)定運行。