機組油位低導致機械事故停機分析

張 軍

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

1 電廠概況

某電站下庫正常蓄水位502m，總庫容168萬m3；上庫為一小型集水盆地，正常蓄水位899m，庫容118萬m3。電站為地下廠房，安裝2臺60MW可逆式混流水輪機組，年均發電量20032萬kW·h，年抽水耗電量27120萬kW·h，電站綜合效率73.9%。2004年建成，2005年12月投產發電。

某電站抽水蓄能機組啟動靈活、迅速、從停機狀態啟動到滿負荷僅需3～4min，由抽水工況轉換到發電工況也僅需8～10min，在電網中具有緊急事故備用作用。該電站作為電力系統的功率調整手段，減少了系統中火電機組強迫停運的次數和時間，提高了供電可靠性，減少電力系統的停電損失。

2 事件經過

2018年01月03 日03：37時，調令某電站4號機組啟機抽水。

（1）故障前運行方式

電氣主接線系統：潘遵I回線、潘遵II回線經母聯開關聯絡運行；四母線帶4號主變運行，五母線帶3號主變運行，2號主變檢修狀態。

廠用電系統：3號主變帶廠用電II段，廠用分段運行。

機組：2號機組檢修態、3號機組帶-90MW負荷抽水運行、4號機組帶-90MW負荷抽水運行；上庫水位223.1m。

（2）故障發生經過

2018年 01月 03日 02：50：28時，監控系統顯示“4號機組701泵電源報警動作”；

2018年 01月 03日 03：17：12時，監控系統顯示“4號機組油罐320油位低報警動作”；

2018年 01月 03日 03：37：25時，監控系統顯示“4號機組油罐320油位低跳閘動作”，機組轉機械事故停機。

監控系統記錄信號動作時間如下：

2018-01-03 02：50：28.000 4號機組701泵電源報警動作；

2018-01-03 03：17：12.000 4 號機組油罐 320油位低報警動作；

2018-01-03 03：37：25.000 4 號機組油罐 320油位低跳閘動作。

3 處理過程

故障發生后，值守人員立即通知ONCALL人員及華北調度，檢查監控系統4號機組停機正常。

操作/ON-CALL人員現地檢查4號機組調速器油壓裝置盤4OSP監視畫面，報警顯示“701泵軟啟動器故障”、“701泵電源報警”，檢查701泵電源開關F106處于脫扣狀態。

現地檢查4號機調速器壓油裝置油位，油位低于跳閘油位400mm，將4號機調速器壓油裝置1號控制盤4OSP1控制方式把手切至“手動”位置，手動啟動702泵，將4號機調速器壓油裝置油位打至1800mm。

拉開4號機調速器油壓裝置盤內1號壓油泵701電源開關F106，對701泵進行全面檢查。4號機組調速器油壓裝置系統相關定值單如表1所示。

表1 4號機組5.0MPa油壓裝置油位（磁翻柱液位計）定值單

4 原因分析

4.1 情況梳理

4號機組帶-90MW負荷抽水正常運行，當油罐320油位下降至低于1500mm時，4號機調速器油壓裝置主用油泵（故障時701泵為主用，702泵為備用）會自動啟動，將油罐油位打至停泵油位1800mm。故障時刻，由于701泵電源開關F106脫扣失電，導致701泵未啟動。當主用泵701不能啟動的情況下，油位下降至855mm，即低油位報警時，作為備用泵的702應自動啟動，而故障發生時，702泵也沒有啟動，從而造成了油罐320油位低跳閘動作。

4.2 問題排查

（1）4號機組事故停機流程執行完畢后，對4號機調速器油壓裝置油泵701進行全面檢查。用500VMΩ表分別測量701泵電機三相對地絕緣，測量結果為每相對地絕緣均大于550MΩ；絕緣測試正常。

（2）合上701泵電源開關F106后，手動啟動701泵，油泵運行正常，無堵轉及異音。軟啟動器啟動過程中最大電流為250A，正常運行電流80A，核算油泵電機額定電流應為83.6A，試驗啟動6次，油泵及軟啟動器均工作正常（701泵電機功率為55kW，額定電壓380V）。

（3）對4號機調速器油壓裝置油泵702進行全面檢查。500V兆歐表測量702泵三相電機對地絕緣各相對地絕緣均大于550MΩ。試驗702泵啟動6次，油泵及軟啟動器運行正常，正常運行電流78A。

（4）對調速器油壓裝置控制系統PLC控制程序流程進行分析：當壓力油罐油位低于啟泵油位1500mm，主油泵啟動運行，但如果主用油泵此時補油未到額定油位即出現電源故障，此時因主用泵控制流程已執行結束，且油泵運行中主油泵電源開關因故跳閘，備用泵在壓力油罐油位下降至備用泵啟動油位855mm前不會啟動。

（5）針對上述流程在現場進行了實際模擬測試，測試結果如下：

1）將702泵置為主用泵，701泵作為備用泵，模擬702泵故障后，油位下降至備用泵啟動油位855mm時，701泵自動啟動。說明控制程序正常。

2）將701泵作置主用泵，702泵作為備用泵，模擬701泵故障后，操作油位下降至備用泵啟動油位855mm時，發現備用702泵不能自動啟動，進而油位繼續下降導致壓力油罐油位低信號動作，引起機械事故停機。

上述測試說明機組調速器油壓裝置PLC程序存在設計缺陷，需要對程序進行全面分析并進行完善。

由備用泵啟動程序709程序段可以看出：

①當701泵未運行時，程序再次啟動701泵一次，之后進入713程序段，如果701泵開關合位，則進入715程序段，信號保持2s后啟動701泵；如果主機再次檢測到701泵開關未合信號時，則流程至947報警退出。

②當701泵已運行時，程序進入725程序段判斷702泵運行情況，如果702泵也運行，則流程退出；如果702泵未運行，則啟動702泵。

4.3 確定故障點

（1）初步分析認為701泵在運行過程中因故障4號機調速器油壓裝置油泵701電源開關F106在油泵運行過程中失壓脫扣，導致701泵故障；且該裝置PLC程序設計存在缺陷，造成在該條件下主泵701故障后無法正常啟動備用泵702，引起壓力油管油位持續降低。

（2）PLC程序設計存在缺陷，造成備用泵無法正常啟動。

4.4 處理步驟

（1）對相關輔助設備的PLC程序進行全面梳理分析，制定完善方案，經討論審批后，履行設備異動手續進行程序完善。對“701泵作為主用泵，702泵作為備用泵時，701泵故障后，702泵無法正常啟動”的程序段進行修改。

（2）進一步跟蹤分析701泵運行中造成電源開關F106失壓脫扣動作的具體原因，跟蹤記錄相關運行中的電流變化情況。

4.5 原因分析

（1） 4號機調速器1號壓油泵701在運行中因不明原因造成電源開關F106失壓脫扣，是造成故障發生的直接原因，但需要持續跟蹤分析電源開關失壓脫扣的具體原因，加強監控系統報警信號的監視，增加機組抽水運行中對調速器油壓裝置的運行參數記錄，開展持續分析。

（2）由于PLC程序設計不完善，“主用泵701故障后，啟動備用泵702”程序段存在設計缺陷，是造成油位繼續下降并最終導致低油位事故停機的內在原因。

（3） 4號機組水泵工況運行期間，320油罐油位低于1500mm時主用泵701啟動，啟動完成后流程結束，此時油泵電源開關F106跳開，因PLC程序設計存在缺陷，造成油位繼續下降至啟備用泵油位855mm，備用泵702無法正常啟動，進而導致油位持續下降至事故停機位置，造成機械事故停機。

5 暴露的問題

（1）值守人員監盤不到位未及時發現報警信息，暴露出責任心不強，未嚴格執行值守管理制度。

（2）調速器油壓裝置控制程序存在設計缺陷，維護人員未對流程認真梳理，暴露出改造后驗收不嚴格。

（3）設備維護不到位：

1）監控系統簡報信息刷新太快造成值守人員未及時發現報警信息（華北調度自動化系統相關信息約2～5s推送一次，影響值守人員對故障及報警信息的監視）；

2）監控系統語音出現故障未及時處理，導致值守人員無法通過語音報警信息獲取故障信息。

6 防止對策

（1）加強運維人員的管理制度培訓，嚴格落實生產考核。

（2）對全廠機組輔機控制系統PLC控制流程進行對照梳理。

（3）合理設置監控系統簡報信息，減少不必要的信息推送；聯系監控廠家，對語音處理機偶發故障進行分析處理。

7 結束語

某電站抽水蓄能機組在抽水啟動過程中，由于勵機組油罐油位低導致機械事故停機。原因是PLC程序設計不完善，“主用泵701故障后，啟動備用泵702”程序段存在設計缺陷，造成701泵故障后油位下降至備用泵702啟動油位而未啟動，最終導致低油位事故停機。在對1號壓油泵701在運行中電源開關脫扣原因進行跟蹤觀察6個月后，未發現任何異常情況，跳閘原因為偶發干擾導致電源開關脫扣。針對此問題該電站立即組織相關生產人員研究、分析，采取相應對策，對存在缺陷程序段進行了修改。同時，制定三項應對措施，加強運維人員管理制度的培訓，合理設置監控系統簡報信息，對語音處理機偶發故障進行分析處理。對全廠機組輔機控制系統PLC控制流程嚴格排查、梳理，及時排除隱患，確保機組的可靠運行。