一例水輪發(fā)電機組高轉(zhuǎn)速加閘原因分析及防范措施

蔣 敏

(四川革什扎水電開發(fā)有限責(zé)任公司， 四川 丹巴 626300)

1 概 述

某水電站一水輪發(fā)電機組在調(diào)試階段停機過程中，投入電氣制動數(shù)秒后投入了機械制動，高轉(zhuǎn)速加閘造成閘塊磨損約4 mm。事后分析查找原因，發(fā)現(xiàn)齒盤測速信號之前已經(jīng)為零，在電氣制動投入后殘壓測速信號消失，導(dǎo)致機械加閘轉(zhuǎn)速信號接點誤動作，監(jiān)控誤開出加閘。筆者針對此事件進(jìn)行分析，提出了以下幾點防范措施。

2 高轉(zhuǎn)速加閘事件經(jīng)過

某水電站采用電氣制動和機械制動相結(jié)合的方式，正常停機時在80%ne(額定轉(zhuǎn)速)投入電制動，至10%ne時投入機械制動；故障情況下(滅磁開關(guān)跳閘)不投入電制動，在20%ne時直接投入機械制動。

該電站采用單套齒盤和殘壓測速裝置，正常情況下以齒盤測速為主，齒盤信號故障則切換至殘壓測速。測速裝置輸出開關(guān)量接點分別送監(jiān)控、勵磁等系統(tǒng)，作用于報警、投電制動、加閘和起勵等操作。

因現(xiàn)場測速齒盤齒數(shù)過多(44個)，齒盤測速脈沖信號周期達(dá)到4.54 ms，已經(jīng)超過了調(diào)速器PLC高速計數(shù)模塊的最小分辨率(5 ms)。為滿足調(diào)速器和測速裝置同時使用齒盤測速，將齒盤重新加工為22個齒后回裝，之后執(zhí)行“空轉(zhuǎn)-停機流程”時，投入電氣制動數(shù)秒后，調(diào)試人員發(fā)現(xiàn)有閘塊磨損的氣味。檢查發(fā)現(xiàn)機械加閘已經(jīng)頂起，調(diào)試人員立即手動排氣復(fù)歸閘塊，但仍造成閘塊部分磨損。

3 高轉(zhuǎn)速加閘事件產(chǎn)生原因分析

3.1 監(jiān)控報文分析

高轉(zhuǎn)速加閘事件發(fā)生后，調(diào)取監(jiān)控報文(表1)了解情況。

表1 高轉(zhuǎn)速加閘監(jiān)控報文表

由表1可見，1F機組在停機過程中，在機組出口短路刀閘合閘數(shù)秒后，轉(zhuǎn)速信號由80%ne降至10%ne。而實際正常投入電制動后，機組轉(zhuǎn)速需約幾百秒才可能降至10%ne。因此，可以判斷測速裝置報出的機械加閘轉(zhuǎn)速信號點屬于誤報。

3.2 測速系統(tǒng)分析

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，齒盤回裝后，測速裝置的齒盤測速信號異常，測速裝置僅殘壓測速能正常工作。在監(jiān)控系統(tǒng)投入電氣制動、機組出口短路刀閘合閘后，殘壓信號亦消失，導(dǎo)致測速裝置測得轉(zhuǎn)速為0，機械加閘轉(zhuǎn)速條件滿足，監(jiān)控系統(tǒng)開出動作機械加閘電磁閥。

3.3 監(jiān)控程序分析

分析監(jiān)控系統(tǒng)“空轉(zhuǎn)至停機流程”發(fā)現(xiàn)，其在收到“投入電氣制動”轉(zhuǎn)速接點后，先向機組保護發(fā)“閉鎖差動保護”命令，再投入機組出口短路刀閘，之后向勵磁系統(tǒng)發(fā)“投電氣制動”命令。在勵磁系統(tǒng)跳開陽極刀閘、合上制動變高壓側(cè)開關(guān)后，電氣制動正式發(fā)揮制動作用。但監(jiān)控程序在電氣制動和機械制動兩步之間沒有設(shè)置硬性等待時間條件，僅靠轉(zhuǎn)速信號條件滿足即從電氣制動進(jìn)入機械制動，因此測速裝置信號接點誤動造成了此次誤加閘。

4 高轉(zhuǎn)速加閘防范措施

4.1 優(yōu)化測速裝置

測速裝置是此次高轉(zhuǎn)速加閘事件的關(guān)鍵，若單套齒盤測速信號消失的報警信號能進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)流程，又或還有一套轉(zhuǎn)速裝置能正常工作，均能避免此次事件的發(fā)生。因此，擬增設(shè)一套測速裝置，所增設(shè)的測速裝置采用與已有的測速裝置不同的齒盤和殘壓信號。兩套測速裝置的開關(guān)接點80%ne、20%ne、10%ne均串聯(lián)動作于監(jiān)控系統(tǒng)，115%ne、130%ne均并聯(lián)動作于監(jiān)控系統(tǒng)(圖1)。

4.2 優(yōu)化監(jiān)控程序

在監(jiān)控系統(tǒng)“空轉(zhuǎn)至停機流程”中設(shè)置轉(zhuǎn)速監(jiān)測，若在投入電氣制動之后10 s內(nèi)收到“投機械制動”接點，則判為測速裝置故障。投入電氣制動之后必須等待800 s，在收到“投機械制動”接點后方才投入機械加閘。

4.3 完善安全措施

圖1 測速裝置轉(zhuǎn)速接點邏輯圖

在機組調(diào)試階段第一次有水試驗時，機組加閘和反充必須手動完成。先將加閘和反充氣源關(guān)掉，待檢查電磁閥動作正常后再投入使用。

5 結(jié) 語

對于同時采用電氣制動和機械制動的水輪發(fā)電機組，若只有一套測速裝置，在齒盤信號出現(xiàn)問題時很容易造成高轉(zhuǎn)速加閘。通過增設(shè)轉(zhuǎn)速裝置和優(yōu)化監(jiān)控程序，能夠很好地避免這一隱患。特別是監(jiān)控程序中電氣制動和機械制動兩個步驟間的強行等待時間，可以為同類機組提供有益的借鑒。