一起水電廠機組制動系統誤動事件分析與處理

劉玉生

摘 要：本文通過對一起水輪發電機制動系統誤動事件的原因、處理過程及防范措施等進行剖析，為制動系統防誤閉鎖提供處理經驗與借鑒方法，保證水電廠安全穩定運行。

關鍵詞：水輪發電機組；制動系統；防誤閉鎖

中圖分類號：TM312 文獻標志碼：A

1 機組制動概述

當水輪發電機組與電網系統解列，導葉關閉之后，機組的動能僅消耗在克服摩擦力矩上。在自由制動過程中，作用于機組主軸上的制動總力矩等于發電機轉子對空氣的摩擦力矩、推力軸承和導軸承上的摩擦力矩、水輪機與水的摩擦力矩之和。機組轉速高時制動力矩大，機組轉速下降快；機組轉速低時制動力矩小，機組轉速下降慢，低速運轉時間長。所以機組都裝有強迫制動裝置——電制動裝置或機械制動裝置。對機械制動裝置而言，當制動閘在較高轉速下投入時，容易造成制動閘磨損嚴重，產生粉塵污染定子、轉子等設備；當制動閘在較低轉速下投入時，由于機組轉速下降到低轉速慢，長時間的機械摩擦使得推力軸承的潤滑條件惡化，有可能發生干摩擦造成軸承損壞。選擇好制動閘投入的適當時間，可以實現在最小磨損下盡快使機組制動。

某水電廠2號機組型號為HL497-LJ-200，立軸混流式水輪機，金屬蝸殼，額定轉速為375 r/min，采用風閘頂起機械制動方式強迫制動。制動裝置由裝設于下機架上的4套風閘和裝設于轉子上的制動環組成。制動的控制過程較為簡單：在機組停機過程轉速降為75 r/min時，監控系統按停機流程開出風閘上頂令，電磁三通閥（2FDK）動作導通， 0.55MPa～0.7MPa的壓縮空氣通過加閘系統總進氣閥（2301）、電磁三通閥（2FDK）、加閘系統出口閥（2302）頂起風閘閘板，與制動環之間產生摩擦實現強迫制動。

2 事件經過

2.1 運行方式背景

某水電廠按照發電計劃開啟2號機組并網發電，運行人員在監控系統上位機啟動機組順控開機流程，在機組開機并網過程中發生風閘誤動上頂運行事件。

2.2 監控系統信息

2.3 現場檢查情況

進入廠房檢查機組情況如下：

（1）進入發電機層能聞到明顯的膠臭味。

（2）2號機組上、下風洞蓋板不嚴處有煙冒出。

（3）打開2號機組風洞蓋板檢查，風洞內有大量濃煙。

（4）上、下風洞內檢查未見其他異常。

2.4 處理過程

（1）運行人員與調度聯系將2號機組停機檢查，負荷轉移至1號機，同時向上級管理人員匯報情況。

（2）運行人員做好安全隔離措施后，測量2號機組轉子絕緣為1MΩ，定子絕緣吸收比為125 MΩ/25 MΩ，均合格。

（3）將2號機組轉為檢修狀態供檢修人員檢查處理。

（4）機械檢修人員對2號機組制動環進行清抹，檢查2號機組風閘制動閘板有輕微磨損。

（5）自動化檢修人員檢查調出LCU現地控制單元程序檢查開機流程設置正常，風閘上頂位置接點作為開機閉鎖條件之一，開機流程不會開出風閘上頂令；全面檢查LCU現地控制單元程序各控制流程，只有在停機流程中，當機組導葉全關且轉速降至20%Ne以下時有風閘上頂令開出；檢查風閘制動回路絕緣正常，各節點電壓正常，電磁三通閥（2FDK）檢查正常。

（6）2號機組開、停機靜態傳動試驗，未發現異常現象；

（7）解除2號機組安全隔離措施做動態試驗：2號機組LCU現地控制單元開機空轉2次、空載1次，上位機開機空轉1次、空載1次均正常。

（8）2號機組風閘故障處理完畢，將機組交回給電網系統備用。

3 原因分析

2號機組經過全面檢查及開停機靜態、動態試驗，未發現異?，F象，根據監控系統信號分析，判斷為監控系統LCU現地控制單元開出量模板（MB80 DOM214）存在問題，工作不穩定，造成在開出開機令的同時開出風閘上頂令，導致在開機過程中風閘上頂運行事件發生。機組開關合閘后風閘上頂令復歸，風閘無壓落下，上頂時長為1分12秒。

4 防范措施

4.1 將2號機組LCU現地控制單元上開出量模板（MB80 DOM214）更換為新模板。

4.2 為防止機組風閘上頂開出令誤動，在3臺機開出風閘制動回路上加裝開機閉鎖風閘動作回路（如圖1所示）。加裝兩個閉鎖接點為：（1）ZL04導葉全關位置常開接點；（2）20%Ne轉速測速裝置20%額定轉速獨立輸出接點。

4.3在加裝開機閉鎖風閘動作回路工作未完成前，3臺機加閘系統總進氣閥由常開狀態改為常閉狀態。在此期間，機組停機時在機組轉速降至20%額定轉速時，將相應機組的加閘系統總進氣閥打開供機組加閘，停機完成后恢復閥門為常閉狀態。

4.4由于設備故障不可能完全杜絕，運行人員必須提高思想認識，加強工作責任心，嚴格執行公司相關管理規定、標準，認真完成設備巡檢、運行監盤工作，嚴密監視設備運行情況，及時發現設備缺陷、異常、故障，并采用相應措施進行處理。

結語

通過該水電廠這次事件，發現了在制動系統設計上存在的隱患，防誤閉鎖設計沒有進行全面的軟硬件配合考慮。通過增設防誤閉鎖接點改造風閘制動回路后，很好的消除了這一隱患，至今未再出現該類事件，為水電廠制動系統防誤閉鎖提供有效的借鑒方法。

參考文獻

[1]卞高山.一例水輪發電機組高轉速加閘事件原因分析及防范措施[J].水電站機電技術，2011，34（3）：95-96.

[2]王彬，敖興波.水輪發電機組制動閘防誤閉鎖分析及改造[J].云南水力發電，2010，26（2）：98-100.

[3]戎剛.開出保護技術在水電廠計算機監控系統中的應用[J].水電自動化與大壩監測，2014，38（5）：67-71.