水布埡電廠一起開關跳閘事件的分析

孫 偉

（湖北清江水電開發有限責任公司，湖北 宜昌 443000）

水布埡電廠是清江干流三級梯級開發方案的最上一級工程。其地下廠房共安裝4臺單機460MW的水輪發電機組，總裝機容量1840MW，最大水頭203m，額定水頭170m，年利用小時數2450h，年平均發電量為39.85億KW.h。

1 事件經過

1.1 事件發生前電廠的運行方式

水布埡電廠主接線如圖1所示。事件發生前，電廠2，4號機組并網運行，1，3號機組備用，總有功功率400MW。電廠廠用電是從大電網系統取電(2，3號機組開、停機則通過機端斷路器GCB并網或者解列，即圖1中的02、03開關)，廠用電系統1012開關帶10kVⅠ，Ⅱ段母線，1013開關帶10kVⅢ，Ⅳ段母線。

電廠4號機組2008-08-26并網運行，2009-03-29發生跳閘事件。這期間，4號機組共進行了2次小修，時間分別是2008-11-25至2008-12-11和2009-03-11至2009-03-24。

1.2 事件經過

2009-03-29，電廠員工巡檢時發現4號機組調速器A套齒盤測速頻率波動較大(波動范圍：49.82 H z～50.15H z）；匯報當值值長后，值長命運行人員將4號機調速器由A套切至B套。切換前，4號機組調速器A，B，C3套參數均正常。將調速器由A套切至B套的瞬間，4號機組導葉全關，甩負荷280MW；機組PP1逆功率二段保護SOE動作，5004開關跳閘，4號機組解列并停機。

2 事件處理

2.1 事件原因查找

經過檢查4號機組所屬設備發現，機組安裝時調速器比例伺服閥工作電源電纜過細(實際尺寸為0.75mm2，而設計安裝要求為2.5mm2)，因而電纜電阻較大，使電纜壓降高達3V，結果A，B套自動比例伺服閥(該元件要求22V以上才能正常工作，具有自關閉功能)上的電源電壓只有19V，不能正常工作。因此，調速器A，B套間切換或C套切換至A，B套時比例伺服閥發生故障，閥芯處于故障位置，主、配壓閥的控制腔接通回油，接力器關閉。

2.2 采取的措施

(1) 將該機組的調速器電調盤輸送比例伺服閥的直流電源電壓調高至26V；

(2) 臨時將4根0.75mm2電纜并接，以加粗調速器電調盤至比例伺服閥的電源電纜，待該機組檢修時再將這4根電纜更換為2.5mm2電纜；

(3) 檢查其余3臺機組，確認其調速器電調盤至比例伺服閥的電源電纜均為2.5mm2，保證自動比例伺服閥的電源均滿足正常工作要求；

(4) 檢查處理4號機組調速器A套齒盤測速裝置，更換齒盤測頻模塊，恢復A套正常齒盤測速。

3 事件分析

水布埡電廠的調速系統電氣控制部分由調速器電氣控制柜和油壓裝置控制柜組成。調速器電氣控制柜包括3套冗余調節器：自動通道A、自動通道B和獨立電氣/手動通道C，由微機PID調節，采用了獨立的雙微機調節器冗余控制結構，具體如圖2所示。

當切換閥位于“自動”(接通電源)位置時，比例伺服閥A工作。自動調節通道工作時，電氣/手動裝置完全不影響自動調節通道的工作，電氣/手動控制器跟蹤導葉接力器實際開度，使其導葉開度給定值等于導葉開度實際值，以實現自動調節通道和電氣/手動通道的無擾動切換。

當微機調節器A或B之一故障時，可發出故障信號并自動、無擾動地切換到正常機工作，故障機可在線更換模塊、檢修；如果A,B套均不正常，還有C套通道可自動切換用。本次故障中，由自動通道A切換至自動通道B時，正常時應該是無擾動切換；但因為安裝時沒采用規定規格的電纜，導致比例伺服閥工作電壓過低而發生誤動作。

4 事件反思

(1) 在不增加硬件的條件下，電廠調速器系統采用通信和軟件構成交叉控制結構，具有較強的容錯能力，3套調節器輸入信號數據采用舉手表決方式進行裁決。調節器A，B，C間通過MB+網，實時交換數據，使輸入A，B，C3套通道的外部信號數據實現共享且完全一致。在通訊正常且無故障輸出的情況下，3組輸入數據在PLC內部采用舉手表決方式來裁定取用哪組數據。電廠機組頻率測量采用殘壓測頻和齒盤測頻結合的方式，以殘壓測頻為主，殘壓測頻故障時才通過舉手表決方式采用齒盤測頻數據。即，當調速器A套齒盤測速頻率波動較大時，參與調速器控制的只是A套的殘壓測頻，A套齒盤測頻根本未參與控制過程，因此調速器系統當時沒有自動從A套切換至B套。故障發生時，機組正常運行，并非迫切需要切換通道，進行切換決策的必要性值得商榷。

(2) 機組安裝后進行接收時未對安裝質量嚴格要求，使用了4根截面積不合格的電纜，造成了一次大機組跳閘停機事故，損失很大，其教訓值得總結和吸取。

4號機組于2008-08-26并網試運行。在湖北省電力實驗研究院的調速器實驗報告中，對水輪機調節系統的動態特性要求為：“自動至手動”切換時引起的導葉接力器行程變化不超過全行程的±0.5%;調速器冗余系統切換時引起的導葉接力器行程變化不超過全行程的±0.3%。4號機組的測試結果均為“合格無擾動”。

4號機組2008-11-25至2008-12-11的小修時，由電廠自動班進行的系統動特性試驗中，切換前后調速器無擾動，機組運行平穩，動作正確。

4號機組2009-03-11至2009-03-24的第2次小修中，由電廠自動班進行了調速器A，B，C3套間的切換試驗，設備無異動。

可見，截面積低于設計值的電纜的線阻是在長期運行中逐漸加大，并最終導致了這次停機事故。因此，在以后的工作中絲毫不得馬虎，要注意細節，檢修時要有步驟、有計劃地對設備進行全面檢查改造，這對于一個新電廠來說尤其重要。

(3) 加強人員培訓，多和廠家溝通，提高電廠運行維護人員對設備性能參數的掌握程度。同時，加強內部交流，大力開展技術交底，努力營造學習型電廠。