水機(jī)保護(hù)誤動作對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響

周 有 寶， 徐 靜

(沐川縣七星火谷水電開發(fā)有限公司，四川 沐川 614502)

火谷水電站裝設(shè)兩臺軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)組，單機(jī)容量20 MW。2014年4月2日，火谷水電站#2發(fā)電機(jī)組發(fā)生剪斷銷剪斷信號，導(dǎo)致水機(jī)保護(hù)事故停機(jī)異常啟動。筆者針對這一故障進(jìn)行了分析與治理。

1 水機(jī)保護(hù)誤動作導(dǎo)致事故停機(jī)的經(jīng)過

2014年4月2日，運(yùn)行人員正常停#2發(fā)電機(jī)組，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降至80%時，中控室監(jiān)控后臺突然報：“#2機(jī)組剪斷銷剪斷”，“ #2機(jī)組調(diào)速器緊急停機(jī)動作”，待機(jī)組平穩(wěn)停下后運(yùn)行人員手動復(fù)歸調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥，其無法正常復(fù)歸，剪斷銷信號器亦無法復(fù)歸。在隨后進(jìn)行的檢查發(fā)現(xiàn)，#2機(jī)組剪斷銷并未剪斷，而是剪斷銷信號器的二次回路電纜有斷線現(xiàn)象，從而導(dǎo)致剪斷銷剪斷誤開出。經(jīng)處理，剪斷銷剪斷信號得到恢復(fù)，同時，調(diào)速器緊急停機(jī)信號亦得到復(fù)歸。

再次開啟#2發(fā)電機(jī)組，人為短接剪斷銷剪斷信號， #2機(jī)組調(diào)速器緊急停機(jī)動作，自動停機(jī)流程未啟動，遂采用手動幫助停機(jī)流程進(jìn)行，此時調(diào)速器開出故障和事故報警信號。運(yùn)行人員復(fù)歸調(diào)速器緊急停機(jī)信號，調(diào)速器導(dǎo)葉開度由0上升至3.4%，機(jī)組緩慢轉(zhuǎn)動起來。運(yùn)行人員立即將調(diào)速器控制方式切至“現(xiàn)地”，導(dǎo)葉控制方式切至“機(jī)手動”，機(jī)組停止轉(zhuǎn)動，運(yùn)行人員將導(dǎo)葉全關(guān)，然后，將調(diào)速器控制方式切至“遠(yuǎn)方”位置，導(dǎo)葉控制方式切至“自動”， 4 s后調(diào)速器故障復(fù)歸。

再次開啟#2發(fā)電機(jī)組時，發(fā)現(xiàn)#2機(jī)組接力器鎖定無法自動拔出。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，接力器鎖定桿被逼彎變形。

鑒于此，運(yùn)行檢修人員對#2機(jī)組水機(jī)保護(hù)回路二次接線進(jìn)行了徹查，發(fā)現(xiàn)剪斷銷剪斷信號被誤接入事故停機(jī)繼電器回路。同時，事故停機(jī)過程中，剪斷銷剪斷啟動緊急停機(jī)回路也存在異常。經(jīng)修改二次接線方式及現(xiàn)場測試后，水機(jī)保護(hù)回路工作恢復(fù)正常。

2 事故原因分析

(1)為什么剪斷銷剪斷信號會啟動事故停機(jī)呢？

分析后認(rèn)為：水機(jī)保護(hù)回路在原設(shè)計中存在缺陷。在技改水機(jī)回路時，原本是將剪斷銷剪斷信號改經(jīng)7ZJ中間繼電器擴(kuò)展后分別引入到常規(guī)水機(jī)回路并監(jiān)控PLC水機(jī)保護(hù)回路，但在實際作業(yè)時卻沒有將7ZJ繼電器原擴(kuò)展常開接點解除，剪斷銷剪斷信號誤接入事故停機(jī)繼電器回路，最終導(dǎo)致剪斷銷剪斷信號直接啟動事故停機(jī)。該故障的出現(xiàn)，直接反應(yīng)出基建調(diào)試工作沒有嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程執(zhí)行，試驗步驟沒有面面俱到，調(diào)試質(zhì)量不合格。

(2)停機(jī)后調(diào)速器為什么自動往開方向動作呢？

分析后認(rèn)為：由于水機(jī)回路的技改工作出現(xiàn)失誤，監(jiān)控PLC未正常啟動事故停機(jī)流程，調(diào)速器未接收到關(guān)機(jī)命令且調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥動作也沒有作用于調(diào)速器的正常停機(jī)令。此時，調(diào)速器一直默認(rèn)機(jī)組處于開機(jī)狀態(tài)(即調(diào)速器的“看門狗”功能)，調(diào)速器報測頻和測速故障，從而導(dǎo)致在復(fù)歸調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥時調(diào)速器會往開機(jī)方向動作。直至停機(jī)流程走完、機(jī)組開機(jī)條件滿足、監(jiān)控判機(jī)組為停機(jī)狀態(tài)后調(diào)速器方得到來自監(jiān)控系統(tǒng)的停機(jī)令保持信號，調(diào)速器故障復(fù)歸。

(3)接力器鎖定為什么不能自動拔出呢？

如上述對第2種原因進(jìn)行的分析，調(diào)速器要恢復(fù)到之前默認(rèn)的開機(jī)狀態(tài)，導(dǎo)致接力器鎖定桿被逼彎變形而不能自動拔出。

3 水機(jī)保護(hù)回路原理圖修改前后的對比(圖1、2)

圖1 修改前的水機(jī)回路原理圖

由于設(shè)計方案中保護(hù)信號的取點和回路不合理以及電氣調(diào)試質(zhì)量不合格,從而導(dǎo)致機(jī)組水機(jī)保護(hù)誤動作的發(fā)生,繼而引發(fā)了一系列故障，損壞了個別機(jī)械設(shè)備，嚴(yán)重地影響到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 修改后的水機(jī)回路原理圖

4 結(jié) 語

水機(jī)常規(guī)保護(hù)回路接線復(fù)雜、可擴(kuò)展性較差，從而大大增加了設(shè)計、技改、調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)的工作量和工作難度。因此，水電站在進(jìn)行水機(jī)回路技改工作時必須認(rèn)真、仔細(xì)，技改內(nèi)容必須經(jīng)過反復(fù)推敲和驗證，以確保水機(jī)保護(hù)的合理性和可靠性。水機(jī)回路調(diào)試工作必須按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行，驗收要做到嚴(yán)格把關(guān)，以確保發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。

縱觀常規(guī)水機(jī)保護(hù)回路的不足和技術(shù)的進(jìn)步，可以相信：隨著計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，獨(dú)立的PLC監(jiān)控保護(hù)方式必將代替常規(guī)的保護(hù)回路已成為未來的發(fā)展趨勢。