談大型火力發(fā)電廠全廠停電事故應(yīng)對

陳雙照

(浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司)

近年來,隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,社會對電力需求趨于旺盛,同時為了減少對環(huán)境的污染,節(jié)省能源降低排放,大量的小型發(fā)電機組被更大更先進的發(fā)電機組所取代。發(fā)電廠機組容量越來越大,輸電線路電壓等級也越來越高,由于受到國家土地資源緊缺的制約,很多大型火力發(fā)電廠出線均布置為單塔雙回式結(jié)構(gòu),而單塔雙回式出線在抵御外界干擾、抗風(fēng)險的能力上又被大大削弱了,尤其是東部沿海地區(qū),海洋性氣候特征明顯,夏季臺風(fēng)頻發(fā),在此極端惡劣天氣下,線路遭受雷擊、桿塔塔基損壞,電網(wǎng)故障等概率大大增加。對于山區(qū)地帶,干燥氣候條件下,山林大火也是危及線路的又一大因素。同時,大容量發(fā)電機組通常不具備自身帶廠用電能力,一旦機組跳閘,廠用電的供給均由外界倒送。因此,在兩條線路跳閘后,全廠將處于廠用電全部中斷的境地,而發(fā)電廠全廠停電是電力行業(yè)最為嚴(yán)重的惡性事故之一,極易引起電廠主設(shè)備的損壞,并造成惡劣的社會影響和巨大的經(jīng)濟損失。因此如何在廠用電完全中斷的情況下,將各臺機組主、輔設(shè)備安全、順利的停運,引起各個發(fā)電企業(yè)高度重視,并對類似事故均制定出了相關(guān)的事故處置預(yù)案。

一、事故處理

下面以某沿海大型火力發(fā)電廠遭遇山林大火導(dǎo)致全廠停電事故為案例,分析研究全廠停電惡性事故中,如何正確應(yīng)對,保證各臺機組安全的停運,各主、輔助設(shè)備不受損傷,同時闡述事故恢復(fù)、倒送電過程中需特別注意的安全事項。

該廠兩臺600MW超臨界機組、兩臺660MW超超臨界機組,出線電壓等級設(shè)置為500KV,系統(tǒng)接線方式為二分之三接線,單塔雙回式,各發(fā)電機出口裝設(shè)開關(guān)。單臺發(fā)電機組接線方式如下圖所示。

下面就出現(xiàn)全廠失電惡性事故時,現(xiàn)場可能發(fā)生的一些狀況及如何迅速判斷事故處理事故做詳細(xì)分析。事故發(fā)生瞬間,同一集中控制室內(nèi)兩臺或多臺機組同時跳閘,檢查跳閘首先可能為零功率切機動作,同時伴隨控制室內(nèi)正常照明失電,事故照明開啟,進一步發(fā)現(xiàn)各臺機組6KV母線均失電,迅速準(zhǔn)確地判斷事故原因通常是成功處理事故的關(guān)鍵。

1.保安電源

全廠失電后,能否安全停機關(guān)鍵在于各臺機組事故保安電源是否能夠順利自啟。保安電源是為避免全廠事故停電時造成機組失控、損壞設(shè)備、影響電廠長期不能恢復(fù)供電而設(shè)置的向事故保安負(fù)荷供電的電源。事故保安電源分直流、交流兩種,交流事故保安電源選用能快速自啟動的柴油發(fā)電機供給主機、小機的交流潤滑油泵、盤車、頂軸油泵,在全廠停電時保證安全停運；同時供給爐側(cè)空預(yù)器電機,保證鍋爐熄火后空預(yù)器不會變形卡澀；供給全廠各區(qū)域事故照明。因此,事故發(fā)生后,第一時間應(yīng)該檢查柴油發(fā)電機是否自啟且出口至保安段開關(guān)是否合閘,確保保安段電壓恢復(fù)正常。若柴油發(fā)電機自啟動未成功,應(yīng)操作集控室中緊急啟動按鈕進行保安段電源切換,仍不能切換的可至就地手動鑰匙啟動柴發(fā),然后手動切換。保安段電源切換成功后,對于保安段有分段開關(guān)的,應(yīng)手動合上該分段開關(guān),保證各保安段均有電壓。

2.汽機潤滑油系統(tǒng)

保安段恢復(fù)供電后,檢查確認(rèn)主機、小機潤滑油泵,頂軸油泵運行,盤車自動投入,保證主機、小機油系統(tǒng)供應(yīng)正常,防止發(fā)生汽輪機燒瓦事故。若保安段未能及時供電或交流油泵未能自啟,應(yīng)啟動直流潤滑油泵,同時盡快恢復(fù)交流油泵供電。若盤車不能投入,應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子停運后,直軸處理。對于主機密封油系統(tǒng),若機組采用雙油環(huán)密封,且密封油泵電源取至保安段,則可在保安電源恢復(fù)后啟動密封油泵,保證密封油不中斷。若機組采用單油環(huán)密封且交流密封油泵電源不是來自保安段,則在交流油泵失電后,確認(rèn)直流密封油泵自啟動正常?？紤]單臺直流油泵運行可靠性較低,故應(yīng)對該發(fā)電機進行緊急排氫,防止因單臺直流油泵跳閘發(fā)生氫氣外漏擴大事故。發(fā)電機排氫至發(fā)電機內(nèi)微正壓為易,這樣可以在保證安全的基礎(chǔ)上,避免在下次機組啟動時對發(fā)電機進行氣體置換,既節(jié)省費用又為機組啟動爭取時間。

3.軸封系統(tǒng)

全廠失電后,全廠輔汽母管失去汽源,機組軸封汽失去,為防止冷氣進入汽缸,引起汽缸變形,大軸抱死,各臺機組均需破壞真空緊急停機,破壞真空時應(yīng)切斷所有至凝汽器的有壓疏水、關(guān)閉高低壓旁路。真空破壞的及時與否,在一定程度上決定事故對汽輪機的傷害程度。

4.鍋爐相關(guān)設(shè)備

保安段恢復(fù)供電后,鍋爐側(cè)重點應(yīng)該檢查空預(yù)器是否重新投入運行,火檢冷卻風(fēng)機是否運行。檢查空預(yù)器主馬達和齒輪油泵應(yīng)投入運行,若由于電源或電機的原因未能運行,則應(yīng)就地手動盤動。若空預(yù)器停轉(zhuǎn),時間過長可能會引起內(nèi)部卡澀,進而造成轉(zhuǎn)子永久性變形,一旦變形將大大延誤下次啟爐時間；火檢冷卻風(fēng)機運行是為了保證各火檢探頭得以冷卻,因為鍋爐主燃料跳閘(MFT)后爐內(nèi)溫度仍然較高,若不能保證冷卻,極有可能在高溫環(huán)境中損壞火檢探頭。另外在保安段容量有富裕的情況下,投入跳閘引風(fēng)機、一次風(fēng)機潤滑油泵,監(jiān)視其軸承溫度正常。

對于鍋爐吹灰系統(tǒng),本體吹灰母管電動隔離門及氣動調(diào)整門可能不會自動關(guān)閉,吹灰槍無法退到位,導(dǎo)致吹灰槍變形,也可能吹損,應(yīng)由維護人員對正在投運的吹灰槍進行就地手動退出,再關(guān)閉吹灰母管氣動調(diào)整門和電動隔離門。

脫硫吸收塔應(yīng)在MFT后第一時間開啟事故噴淋消防水,防止吸收塔超溫。對有脫硝設(shè)施的機組,應(yīng)及時關(guān)閉各氨區(qū)手動門,防止氨氣外泄。

機爐側(cè)各電動門電源,熱控220V電源由于均帶有雙電源切換系統(tǒng),故在保安段恢復(fù)供電后均能正常運作。

5.全廠儀用氣

全廠停電后,所有空壓機跳閘,儀用空氣儲氣罐的汽源不能維持較長時間,當(dāng)儀用氣壓力過低時,部分氣動門在失電失氣的狀況下會自動開啟,尤其牽涉到部分有壓疏水氣動門,如：高加事故疏水氣動調(diào)整門、除氧器溢流氣動調(diào)整門及除氧器底部放水氣動門、凝汽器補水主、副氣動調(diào)整門等,氣動門打開會使凝汽器水位迅速上升,且不易排出,高溫高壓蒸汽進入凝汽器對已失去循環(huán)水的凝汽器影響極為惡劣,故應(yīng)在儀用儲氣罐未完全失壓前關(guān)閉上述疏、放水氣動門前手動門或氣動門強制手輪,防止凝汽器水位、溫度過高,避免凝汽器滿水后壓力過高可能導(dǎo)致的主機低壓缸防爆膜破裂。

二、注意事項

1.保安段負(fù)荷取舍

柴油發(fā)電機啟動后,應(yīng)派專人負(fù)責(zé)柴油發(fā)電機油箱油位正常,必要時及時添加。盡量減小保安段下屬負(fù)荷,在保證主機交流油泵、密封油泵、盤車、各直流段充電器電源、空預(yù)器主(副)馬達、火檢冷卻風(fēng)機、引風(fēng)機油泵、事故照明的前提下,其余負(fù)荷盡量停電。

交、直流潤滑油泵無法啟動時,在確定油泵無故障的情況下,可用熱偶復(fù)歸或定值調(diào)整的手段臨時緊急啟動。

若本機的保安段電源無法恢復(fù),可將本機220V直流段充電電源切至鄰機充電器供,保證直流油泵可靠運行。

2.閉冷水溫度的控制

由于閉冷水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)中斷,在主機、小機惰走過程中,潤滑油溫度均會快速上升,因此在惰走初期應(yīng)對閉冷水箱補水,并對主機、小機冷油器放水,通過熱水放出、冷水補入的方式降低閉冷水溫度,從而降低油溫。對閉冷水箱補水需要通過消防水系統(tǒng)補入,為保證消防水壓力需啟動柴油消防泵或采用消防車至就地補水。若閉冷水量不足或小機油溫?zé)o法控制,可停運小機盤車,保持一臺交流油泵運行。閉冷水中斷后,啟動系統(tǒng)帶有爐水泵的機組,應(yīng)關(guān)注爐水泵電機溫度,若迅速上升且無法維持,應(yīng)聯(lián)系消防進行外殼噴水降溫。

3.檢修作業(yè)及時暫停

在全廠失電事故中,若有機組正處于檢修狀態(tài),則可能會因為突然停電對高空作業(yè)人員產(chǎn)生一定影響,如運行設(shè)備突然停止引發(fā)的高空墜落或高空被困,在封閉區(qū)域內(nèi)靠臨時電源照明的檢修人員也會因失去照明而處于黑暗環(huán)境。故在全廠失電后,應(yīng)暫停一切檢修工作,由相關(guān)人員負(fù)責(zé)清點人數(shù),保證檢修人員人身安全。另外,廠區(qū)內(nèi)電梯、通信網(wǎng)絡(luò)、通訊基站等也均會失電,尤其是通訊基站在備用電池電量耗盡時,通訊信號極差,影響手機通訊。

三、事故后的恢復(fù)工作

當(dāng)全廠失電原因查明且故障消除后,應(yīng)及時對廠用電進行恢復(fù),將設(shè)備損傷程度降到最小,由于在失電瞬間部分電氣設(shè)備可能會由于失電導(dǎo)致自動保護裝置聯(lián)鎖動作,相關(guān)設(shè)備狀態(tài)可能會發(fā)生變化,因此在電源恢復(fù)階段應(yīng)緊張有序,對牽連到的設(shè)備應(yīng)仔細(xì)確認(rèn)狀態(tài),避免送電時事故擴大。

1.500KV系統(tǒng)送電

首先對500KVGIS設(shè)備倒送電,確認(rèn)所有500KV開關(guān)均已分閘,若在失電期間開關(guān)保護動作跳閘,則應(yīng)查明保護動作情況,確認(rèn)正常后復(fù)歸相關(guān)保護信號。在500KV開關(guān)合閘前,應(yīng)對GISMCC段送電,通常該段負(fù)荷會有來自某臺機組的保安段作為該段母線的備用電源,只有GISMCC母線得電才能保證500KV開關(guān)油泵及電機能夠正常工作,開關(guān)能夠正常分合閘。倒送電前還應(yīng)將各臺機組6KV母線工作電源、備用電源開關(guān)分閘,拉開6KV母線下屬所有負(fù)荷,確認(rèn)所有500KV開關(guān)分閘后,線路對側(cè)開關(guān)可進行送電操作。對側(cè)充線路成功后,合閘本側(cè)線路開關(guān),恢復(fù)500KV母線運行。

2.主變及6KV母線恢復(fù)運行

500KV母線恢復(fù)運行后,并不能直接恢復(fù)各臺機組主變運行,因為各臺機組主變冷卻器電源并未得到恢復(fù)(通常冷卻器電源來至380V汽機PC段),若此時貿(mào)然恢復(fù)主變運行,即使主變空載運行,繞組溫度能夠維持,但也會因主變冷卻器全停保護延時動作而出口跳閘。因此,在500KV母線恢復(fù)運行后,應(yīng)先恢復(fù)高壓備用變壓器,進而通過6KV備用電源開關(guān)來恢復(fù)6KV母線運行。6KV母線帶電后,優(yōu)先恢復(fù)380V汽機變、鍋爐變運行,得以盡早恢復(fù)主變冷卻器電源及保安段正常工作電源。各臺機組主變冷卻器電源恢復(fù)后,將各臺主變恢復(fù)運行,然后將6KV母線備用電源通過快切裝置切至工作電源帶。6KV母線恢復(fù)正常運行后,根據(jù)需要逐步恢復(fù)下屬變壓器及母線運行。

3.相關(guān)熱力系統(tǒng)的恢復(fù)

在各段母線恢復(fù)完成以后,機組需做啟動前準(zhǔn)備工作,盡快恢復(fù)機組運行。首先應(yīng)恢復(fù)各臺機組閉冷水系統(tǒng),投入空壓機冷卻水后恢復(fù)全廠儀用空氣系統(tǒng),保證各儀用儲氣罐壓力正常,各氣動門能夠正常動作。值得注意的是,在恢復(fù)循環(huán)水系統(tǒng)運行時,需待凝汽器溫度降至50℃以下,才能將循環(huán)水通入凝汽器,因循環(huán)水中斷后,低壓缸排汽溫度會過高,凝汽器的拉筋、低壓缸、鈦管均會作橫向膨脹,若此時通入循環(huán)水,鈦管首先受到冷卻,而低壓缸、凝汽器的拉筋卻得不到冷卻,鈦管收縮而拉筋不收縮,鈦管承受的拉應(yīng)力會將鈦管的端部脹口拉松,造成凝汽器鈦管泄漏。為了能夠?qū)⑴艢鉁囟瓤焖俳抵?0℃,可待凝汽器排汽溫度自然降至80℃左右,通過啟動變頻凝泵,控制凝水母管較低,通過凝汽器水幕及后缸噴水,來控制凝汽器排汽溫度降溫率,也可用除鹽水通過凝汽器補水噴霧裝置,來控制凝汽器排汽溫度降溫率。

四、總結(jié)

理清事故的根源,把握事故中最易受到影響的系統(tǒng)、設(shè)備,及時有效地進行干預(yù),是保證成功處理事故的關(guān)鍵。因此,面對突如其來的事故,迅速、準(zhǔn)確地判斷事故,形成對事故正確、快速的預(yù)判,加之精準(zhǔn)、有效的操作,才能保證機組、設(shè)備在事故發(fā)生時,成功、有效地避免損傷,將事故損失降到最小。