水輪發(fā)電機組推力外循環(huán)油泵電機動力電纜燒毀事故分析

季 銀

（大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，四川 攀枝花617012）

1 設(shè)備簡介

現(xiàn)代水電機組發(fā)展的趨勢都是偏向大型化、規(guī)?；?，越來越多的小水電由于利用效率偏低，資源浪費嚴(yán)重而被放棄，但是由于大型水電機組的容量大，外形結(jié)構(gòu)也相對較大，尤其是機組的推力軸承承擔(dān)著整個機組旋轉(zhuǎn)時的全部負荷力和機組軸向水推力，推力軸瓦溫度較容易上升，所以多數(shù)大型水電機組采用推力外循環(huán)系統(tǒng)增加冷卻效果，也能進一步節(jié)約油槽空間，便于檢修維護推力冷卻器。本文將針對×××水電站水輪發(fā)電機組推力軸承外循環(huán)系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的推力外循環(huán)油泵電機動力電源電纜燒毀事件予以分析，為以后機組的安全穩(wěn)定運行打下基礎(chǔ)。

×××水電站機組型式為混流式機組，單機容量600MW，發(fā)電機組結(jié)構(gòu)為立式半傘結(jié)構(gòu)，推力軸承位于發(fā)電機下機架上，×××水電站機組推力軸承外循環(huán)冷卻系統(tǒng)共設(shè)置6路并聯(lián)支路，每路支路上設(shè)置2臺油泵，互為備用，每臺油泵的功率為7.5kW。自動開機6個并聯(lián)支路的其中1臺油泵正常投入即可滿足發(fā)電運行要求。機組運行中，若總管上流量開關(guān)、流量計指示流量不正常或壓力異常，則會啟動同一支路的備用泵并發(fā)出報警信號。如一臺油泵發(fā)生故障，則自動切換至同一并聯(lián)支路的另一臺油泵工作。

2 事故過程

2012年3月20日，×××水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機故障報警“4號機組推力外循環(huán)交流電源消失”“4號機組推力外循環(huán)油泵工作異常”，值班員立即趕往推力外循環(huán)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)4號機6條支路的外循環(huán)油泵全部停止運行，動力電源全部消失，推力外循環(huán)控制柜內(nèi)部動力電纜已經(jīng)燒焦，外循環(huán)油泵的進線上一級開關(guān)跳閘。由于進線電纜已經(jīng)燒毀，推力外循環(huán)油泵短時間內(nèi)不可能處理結(jié)束恢復(fù)運行，在匯報上級領(lǐng)導(dǎo)后，選擇了轉(zhuǎn)移負荷停機處理。處理結(jié)束后，此次事故造成機組非計劃停運1h41min。

3 原因分析

（1）4號機組在滿負荷下運行時，6條支路分別啟動1臺油泵就足以滿足運行要求。機組投產(chǎn)運行半年左右，每條支路的油泵出口所裝逆止閥出現(xiàn)不能復(fù)位關(guān)閉的現(xiàn)象，當(dāng)其中1條支路油泵運行時，外循環(huán)油泵泵出的油流一部分經(jīng)過另外1臺油泵的逆止閥進入油泵電機，油流推動油泵電機的旋轉(zhuǎn)部分開始轉(zhuǎn)動，油流穿過油泵后，重新回到回油總管里，如此反復(fù)，這是故障停機的直接原因?？傆凸苈飞纤b流量開關(guān)、流量計檢測到總管流量低不能滿足推力軸承冷卻容量時，將會通過PLC控制邏輯啟動備用泵，保證足夠的油流量。在發(fā)現(xiàn)油泵出口所裝逆止閥存在關(guān)不緊的現(xiàn)象后，維護人員做了檢修處理，多次調(diào)整了出口逆止閥，但由于調(diào)節(jié)螺栓已完全上緊，無法調(diào)節(jié)，逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)的問題仍然沒有得到徹底解決，所購買的備品備件還沒有到貨。運行一段時間后，油泵還是存在潛動現(xiàn)象，每條支路總管油流量低，造成3條支路的主、備用油泵都啟動，總計有9臺油泵電機運行。鑒于此種現(xiàn)象，運行人員在現(xiàn)場檢查各個盤柜機內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，外循環(huán)油流滿足要求，4號機組推力軸瓦溫度穩(wěn)定在規(guī)定范圍。因不影響機組運行，沒有引起運維人員的重視，終于在3月20日15：00，4號機并網(wǎng)運行后12臺油泵全部啟動運行（正常6臺泵運行），但是，油泵動力電纜未按12臺油泵運行最大工況時電流容量設(shè)計，8臺以上油泵運行時的電流就已經(jīng)過大。此種情況造成電纜在走線槽內(nèi)折疊處散熱不好，溫度過高，局部絕緣燒損，導(dǎo)致三相短路跳開動力電源開關(guān)，造成事故停機。

（2）4號機組推力外循環(huán)油泵電機進線電纜在設(shè)計和安裝方面存在缺陷。推力外循環(huán)動力電纜采用多芯銅電纜ZRBFV3×25mm2＋1×16mm2，1臺電機的額定電流為15.6A，電纜額定電流滿足正常6臺推力外循環(huán)油泵同時運行。從設(shè)計參數(shù)上可以看出，外循環(huán)動力電纜在正常6臺泵運行（總電流93.6A）的情況下滿足運行要求，但是未考慮到支路備用泵全部啟動的特殊情況。當(dāng)備用泵全部啟動，總電流將達到電纜額定電流的2倍，長時間運行必將燒毀電力電纜。現(xiàn)場仔細檢查所燒毀電力電纜，電纜走線存在彎折問題，具體燒毀位置在電纜折疊處，折疊位置散熱不好，電纜過流時將造成電纜嚴(yán)重發(fā)熱，電纜絕緣層損壞，最終將電纜燒毀。對于×××水電站外循環(huán)油泵電機進線電纜設(shè)計和安裝方面的問題，經(jīng)過后期的技術(shù)改造已經(jīng)得到解決，在以后其他水電站的設(shè)計過程中，必須全面考慮到設(shè)備的特殊運行方式，保證充足的備用容量。

（3）×××水電站外循環(huán)油泵出口逆止閥選型存在很大的問題，運行一段時間就關(guān)閉不嚴(yán)是共性問題，調(diào)節(jié)螺栓已無法再做調(diào)整，全廠的幾臺機組都存在這樣的隱患。看似一個不起眼的機械元件，就是因為選型上的疏忽，而為這次事故埋下了禍根。另外，4號機組推力外循環(huán)油泵出口的逆止閥不嚴(yán)密，沒有得到及時合理的處理，慢慢累積導(dǎo)致了機組被迫停機。設(shè)備維護人員在進行設(shè)備檢修工作時，應(yīng)做到“應(yīng)修必修，修必修好”，讓設(shè)備不帶病、不帶缺陷運行。運行人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“缺陷管理制度”，對機組設(shè)備存在的缺陷做好記錄、跟蹤，嚴(yán)把檢修質(zhì)量關(guān)。

4 技術(shù)改進措施

為避免此類事故再次發(fā)生，×××水電站從機械和電氣2個方面進行了徹底的技術(shù)改造，具體實施過程如下：

4.1 機械方面

全部更換4號機組推力外循環(huán)油泵出口的逆止閥，對另外幾臺機組的外循環(huán)油泵出口逆止閥也進行了仔細檢查，關(guān)閉不嚴(yán)的全部更換。

4.2 電氣方面

×××水電站進行了機組推力外循環(huán)動力電纜及控制柜內(nèi)動力電源回路改造。以前是12臺油泵電機共用一回電力電纜、1個總的動力電源開關(guān)7KK，現(xiàn)在7KK的下端增加了2個動力電源開關(guān)7KK－1、7KK－2。其中7KK－1為推力外循環(huán)支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6的1號油泵電機提供電源，由一回電力電纜供電。7KK－2為推力外循環(huán)支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6的2號油泵電機提供電源，由另外一回電力電纜供電。此次技改方案中，嚴(yán)格按照電力電纜布線工藝要求，通過增加敷設(shè)一條機組動力柜至機組推力外循環(huán)控制柜電源電纜，使這12臺油泵電機電源分別取自不同的兩回電力電纜。檢查機組推力外循環(huán)控制柜內(nèi)油泵電機動力電源進線側(cè)相序為“U、V、W”，即相序正確。檢測機組推力外循環(huán)12臺油泵電機電源電壓質(zhì)量合格，并將機組推力外循環(huán)控制柜上“遠方／切除／現(xiàn)地”切換開關(guān)切至“現(xiàn)地”位置，依次手動進行12臺油泵電機啟停測試，試驗結(jié)果正常，每臺油泵電機工作電流穩(wěn)定在15.6A，可以投入運行。通過此次技術(shù)改造，保證了每臺油泵電機電源的可靠性，保證了12臺油泵電機同時運行（特殊運行方式）時，流過其中一回推力外循環(huán)油泵電源電纜的電流小于100A（6臺運行總電流達到93.6A），從而保證動力電纜滿足12臺泵同時運行的要求。提高了推力外循環(huán)系統(tǒng)工作的可靠性，從而也提高了機組運行穩(wěn)定性。

5 總結(jié)

（1）要從運行、電氣、機械等各個方面提出整改意見，杜絕此類事件再次發(fā)生。運行方面，要強化運行管理，強調(diào)安全意識和安全敏感性；機械方面，要對全廠閥門的安全性進行徹底排查，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時消缺；電氣方面，全廠范圍內(nèi)機組輔助設(shè)備動力電纜及電氣設(shè)備參數(shù)、定值設(shè)定與設(shè)備實際運行相匹配，對于不滿足的，要及時整改。（2）電力生產(chǎn)現(xiàn)場的工作人員，不能僅僅是事后整改，更應(yīng)在平時不斷提高自身業(yè)務(wù)能力。設(shè)備負責(zé)人要對自己所轄設(shè)備及相關(guān)設(shè)備有比較深入的了解，設(shè)備在各種允許工作條件下運行時的值要滿足設(shè)備運行額定值的要求，在日常工作中就要多思考，多計算，多觀察，以求提前消除設(shè)備隱患，提高設(shè)備工作的可靠性，保證電廠安全穩(wěn)定運行。