淺析一起導葉傳感器故障引起逆功率事故停機

曹佳源

摘要：本文闡述一起燈泡貫流式水輪發電機導葉位移傳感器鋼絲繩斷裂引起發電機保護動作事故停機，對事故進行了分析和處理，揭示了導葉位移傳感器對機組安全運行重要性。

關鍵詞：導葉位移傳感器；逆功率；事故停機

某電廠為燈泡貫流式水輪發電機組，2002年4月投產，額定功率為3*10MW，調速器為某公司生產的SAFR2000型調速器。導葉行程傳感器為SWB-4型傳感器，接力器與轉盤之間采用Φ1.5mm鋼絲繩連接，傳感器與轉盤之間采用Φ1.5mm鋼絲繩連接，即接力器帶動轉盤，轉盤帶動傳感器。

傳感器通過在定子線圈上施加勵磁電壓（方波信號），從而在轉子上感應出相同頻率的方波信號。再通過傳動機構將接力器直線位移轉換成角度變化（0～360度范圍），然后測量旋轉變壓器定子波形和轉子波形之間的相位差，就可測得接力器的位移，而接力器變化時轉子反饋電壓幅值基本不變。反饋信號120HZ的方波信號經調速器運算轉換成導葉輪葉開度，從而達到控制水輪發電機組轉速和出力的目的。

1 事故過程

9月21日19：20：06 3#機正常開機，19：24：05 3#機合閘并網，19：24：20導葉全關，19：24：22發電機保護報逆功率動作，19：24：23調速器事故配壓閥動作，19：24：24緊急事故停機。

發生故障后，運行值班人員通知維護人員立即對3#機組進行檢查，經檢查發現以下故障：

1）調速器導葉開度顯示40%，實際導葉開度為0%。

2）轉盤與接力器連接鋼絲繩斷裂。詳見傳感器示意圖。

備注：為了避免小重錘鋼絲繩與接力器連接鋼絲繩相互影響，轉盤設兩條槽，鋼絲繩通過轉盤小缺口經螺絲固定，鋼絲繩在此缺口處斷裂。

3）導葉傳感器內部彈簧損壞。

2 原因分析

1）鋼絲繩長度較短，鋼絲繩在轉盤缺口長期受力磨損導致鋼絲繩斷裂。

2）正常開機并網調速器收到斷路器合位后，將導葉打開至空載以上開度約13%左右。導葉位移傳感器鋼絲斷裂后，位移傳感器在自由狀態開顯示為40%。調速器檢測此時顯示40%已超過空載開度，將導葉回關，此時因為鋼絲繩斷裂，導葉雖然在關導葉，但調速器檢測開度沒變化，所以一直發關導葉令，直致導葉在19：24：20被關至全關，此時3#機進入逆功率狀態，2秒后發電機保護逆功率動作啟動事故停機。

3）傳感器內部裝設有彈簧，當接力器與轉盤鋼絲斷裂后，傳感器在彈簧作用力下反轉，導致傳感器內部彈簧損壞。

3 故障處理

1）重新更換加長鋼絲繩，盤入轉盤一圈，使轉盤缺口處鋼絲受力減小。

2）在轉盤缺口位置加墊橡皮防止缺口磨損鋼絲繩。

3）更換傳感器并重新調整導葉開度，后開機正常。

4 防范措施

從生產廠家了解到，其他電站也有類似情況發生，因此型號調速器已停產，無法單獨對導葉傳感器進行升級改造。現階段只能加強運行維護人員巡視，一旦發現鋼絲繩有斷股情況，立即更換。

5 總結

雖然鋼絲繩斷裂引起逆功率保護動作只是個案，但是，調速器作為水輪發電機重要部分，某個細小缺陷都可能影響機組正常運行，甚至造成事故。因此，我們需加強設備巡視，發現缺陷及時處理，防止類似故障再次發生，才能確保機組安全高效運行。