機(jī)組油位低導(dǎo)致機(jī)械事故停機(jī)分析

張 軍

（國網(wǎng)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(tái)60MW可逆式混流水輪機(jī)組，年均發(fā)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(chǎn)發(fā)電。

某電站抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)靈活、迅速、從停機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)到滿負(fù)荷僅需3～4min，由抽水工況轉(zhuǎn)換到發(fā)電工況也僅需8～10min，在電網(wǎng)中具有緊急事故備用作用。該電站作為電力系統(tǒng)的功率調(diào)整手段，減少了系統(tǒng)中火電機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)的次數(shù)和時(shí)間，提高了供電可靠性，減少電力系統(tǒng)的停電損失。

2 事件經(jīng)過

2018年01月03 日03：37時(shí)，調(diào)令某電站4號(hào)機(jī)組啟機(jī)抽水。

（1）故障前運(yùn)行方式

電氣主接線系統(tǒng)：潘遵I回線、潘遵II回線經(jīng)母聯(lián)開關(guān)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行；四母線帶4號(hào)主變運(yùn)行，五母線帶3號(hào)主變運(yùn)行，2號(hào)主變檢修狀態(tài)。

廠用電系統(tǒng)：3號(hào)主變帶廠用電II段，廠用分段運(yùn)行。

機(jī)組：2號(hào)機(jī)組檢修態(tài)、3號(hào)機(jī)組帶-90MW負(fù)荷抽水運(yùn)行、4號(hào)機(jī)組帶-90MW負(fù)荷抽水運(yùn)行；上庫水位223.1m。

（2）故障發(fā)生經(jīng)過

2018年 01月 03日 02：50：28時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)顯示“4號(hào)機(jī)組701泵電源報(bào)警動(dòng)作”；

2018年 01月 03日 03：17：12時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)顯示“4號(hào)機(jī)組油罐320油位低報(bào)警動(dòng)作”；

2018年 01月 03日 03：37：25時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)顯示“4號(hào)機(jī)組油罐320油位低跳閘動(dòng)作”，機(jī)組轉(zhuǎn)機(jī)械事故停機(jī)。

監(jiān)控系統(tǒng)記錄信號(hào)動(dòng)作時(shí)間如下：

2018-01-03 02：50：28.000 4號(hào)機(jī)組701泵電源報(bào)警動(dòng)作；

2018-01-03 03：17：12.000 4 號(hào)機(jī)組油罐 320油位低報(bào)警動(dòng)作；

2018-01-03 03：37：25.000 4 號(hào)機(jī)組油罐 320油位低跳閘動(dòng)作。

3 處理過程

故障發(fā)生后，值守人員立即通知ONCALL人員及華北調(diào)度，檢查監(jiān)控系統(tǒng)4號(hào)機(jī)組停機(jī)正常。

操作/ON-CALL人員現(xiàn)地檢查4號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置盤4OSP監(jiān)視畫面，報(bào)警顯示“701泵軟啟動(dòng)器故障”、“701泵電源報(bào)警”，檢查701泵電源開關(guān)F106處于脫扣狀態(tài)。

現(xiàn)地檢查4號(hào)機(jī)調(diào)速器壓油裝置油位，油位低于跳閘油位400mm，將4號(hào)機(jī)調(diào)速器壓油裝置1號(hào)控制盤4OSP1控制方式把手切至“手動(dòng)”位置，手動(dòng)啟動(dòng)702泵，將4號(hào)機(jī)調(diào)速器壓油裝置油位打至1800mm。

拉開4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置盤內(nèi)1號(hào)壓油泵701電源開關(guān)F106，對701泵進(jìn)行全面檢查。4號(hào)機(jī)組調(diào)速器油壓裝置系統(tǒng)相關(guān)定值單如表1所示。

表1 4號(hào)機(jī)組5.0MPa油壓裝置油位（磁翻柱液位計(jì)）定值單

4 原因分析

4.1 情況梳理

4號(hào)機(jī)組帶-90MW負(fù)荷抽水正常運(yùn)行，當(dāng)油罐320油位下降至低于1500mm時(shí)，4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置主用油泵（故障時(shí)701泵為主用，702泵為備用）會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，將油罐油位打至停泵油位1800mm。故障時(shí)刻，由于701泵電源開關(guān)F106脫扣失電，導(dǎo)致701泵未啟動(dòng)。當(dāng)主用泵701不能啟動(dòng)的情況下，油位下降至855mm，即低油位報(bào)警時(shí)，作為備用泵的702應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)，而故障發(fā)生時(shí)，702泵也沒有啟動(dòng)，從而造成了油罐320油位低跳閘動(dòng)作。

4.2 問題排查

（1）4號(hào)機(jī)組事故停機(jī)流程執(zhí)行完畢后，對4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油泵701進(jìn)行全面檢查。用500VMΩ表分別測量701泵電機(jī)三相對地絕緣，測量結(jié)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(guān)F106后，手動(dòng)啟動(dòng)701泵，油泵運(yùn)行正常，無堵轉(zhuǎn)及異音。軟啟動(dòng)器啟動(dòng)過程中最大電流為250A，正常運(yùn)行電流80A，核算油泵電機(jī)額定電流應(yīng)為83.6A，試驗(yàn)啟動(dòng)6次，油泵及軟啟動(dòng)器均工作正常（701泵電機(jī)功率為55kW，額定電壓380V）。

（3）對4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油泵702進(jìn)行全面檢查。500V兆歐表測量702泵三相電機(jī)對地絕緣各相對地絕緣均大于550MΩ。試驗(yàn)702泵啟動(dòng)6次，油泵及軟啟動(dòng)器運(yùn)行正常，正常運(yùn)行電流78A。

（4）對調(diào)速器油壓裝置控制系統(tǒng)PLC控制程序流程進(jìn)行分析：當(dāng)壓力油罐油位低于啟泵油位1500mm，主油泵啟動(dòng)運(yùn)行，但如果主用油泵此時(shí)補(bǔ)油未到額定油位即出現(xiàn)電源故障，此時(shí)因主用泵控制流程已執(zhí)行結(jié)束，且油泵運(yùn)行中主油泵電源開關(guān)因故跳閘，備用泵在壓力油罐油位下降至備用泵啟動(dòng)油位855mm前不會(huì)啟動(dòng)。

（5）針對上述流程在現(xiàn)場進(jìn)行了實(shí)際模擬測試，測試結(jié)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(dòng)油位855mm時(shí)，701泵自動(dòng)啟動(dòng)。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(dòng)油位855mm時(shí)，發(fā)現(xiàn)備用702泵不能自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)而油位繼續(xù)下降導(dǎo)致壓力油罐油位低信號(hào)動(dòng)作，引起機(jī)械事故停機(jī)。

上述測試說明機(jī)組調(diào)速器油壓裝置PLC程序存在設(shè)計(jì)缺陷，需要對程序進(jìn)行全面分析并進(jìn)行完善。

由備用泵啟動(dòng)程序709程序段可以看出：

①當(dāng)701泵未運(yùn)行時(shí)，程序再次啟動(dòng)701泵一次，之后進(jìn)入713程序段，如果701泵開關(guān)合位，則進(jìn)入715程序段，信號(hào)保持2s后啟動(dòng)701泵；如果主機(jī)再次檢測到701泵開關(guān)未合信號(hào)時(shí)，則流程至947報(bào)警退出。

②當(dāng)701泵已運(yùn)行時(shí)，程序進(jìn)入725程序段判斷702泵運(yùn)行情況，如果702泵也運(yùn)行，則流程退出；如果702泵未運(yùn)行，則啟動(dòng)702泵。

4.3 確定故障點(diǎn)

（1）初步分析認(rèn)為701泵在運(yùn)行過程中因故障4號(hào)機(jī)調(diào)速器油壓裝置油泵701電源開關(guān)F106在油泵運(yùn)行過程中失壓脫扣，導(dǎo)致701泵故障；且該裝置PLC程序設(shè)計(jì)存在缺陷，造成在該條件下主泵701故障后無法正常啟動(dòng)備用泵702，引起壓力油管油位持續(xù)降低。

（2）PLC程序設(shè)計(jì)存在缺陷，造成備用泵無法正常啟動(dòng)。

4.4 處理步驟

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

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

4.5 原因分析

（1） 4號(hào)機(jī)調(diào)速器1號(hào)壓油泵701在運(yùn)行中因不明原因造成電源開關(guān)F106失壓脫扣，是造成故障發(fā)生的直接原因，但需要持續(xù)跟蹤分析電源開關(guān)失壓脫扣的具體原因，加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)的監(jiān)視，增加機(jī)組抽水運(yùn)行中對調(diào)速器油壓裝置的運(yùn)行參數(shù)記錄，開展持續(xù)分析。

（2）由于PLC程序設(shè)計(jì)不完善，“主用泵701故障后，啟動(dòng)備用泵702”程序段存在設(shè)計(jì)缺陷，是造成油位繼續(xù)下降并最終導(dǎo)致低油位事故停機(jī)的內(nèi)在原因。

（3） 4號(hào)機(jī)組水泵工況運(yùn)行期間，320油罐油位低于1500mm時(shí)主用泵701啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后流程結(jié)束，此時(shí)油泵電源開關(guān)F106跳開，因PLC程序設(shè)計(jì)存在缺陷，造成油位繼續(xù)下降至啟備用泵油位855mm，備用泵702無法正常啟動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致油位持續(xù)下降至事故停機(jī)位置，造成機(jī)械事故停機(jī)。

5 暴露的問題

（1）值守人員監(jiān)盤不到位未及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息，暴露出責(zé)任心不強(qiáng)，未嚴(yán)格執(zhí)行值守管理制度。

（2）調(diào)速器油壓裝置控制程序存在設(shè)計(jì)缺陷，維護(hù)人員未對流程認(rèn)真梳理，暴露出改造后驗(yàn)收不嚴(yán)格。

（3）設(shè)備維護(hù)不到位：

1）監(jiān)控系統(tǒng)簡報(bào)信息刷新太快造成值守人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息（華北調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)信息約2～5s推送一次，影響值守人員對故障及報(bào)警信息的監(jiān)視）；

2）監(jiān)控系統(tǒng)語音出現(xiàn)故障未及時(shí)處理，導(dǎo)致值守人員無法通過語音報(bào)警信息獲取故障信息。

6 防止對策

（1）加強(qiáng)運(yùn)維人員的管理制度培訓(xùn)，嚴(yán)格落實(shí)生產(chǎn)考核。

（2）對全廠機(jī)組輔機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制流程進(jìn)行對照梳理。

（3）合理設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)簡報(bào)信息，減少不必要的信息推送；聯(lián)系監(jiān)控廠家，對語音處理機(jī)偶發(fā)故障進(jìn)行分析處理。

7 結(jié)束語

某電站抽水蓄能機(jī)組在抽水啟動(dòng)過程中，由于勵(lì)機(jī)組油罐油位低導(dǎo)致機(jī)械事故停機(jī)。原因是PLC程序設(shè)計(jì)不完善，“主用泵701故障后，啟動(dòng)備用泵702”程序段存在設(shè)計(jì)缺陷，造成701泵故障后油位下降至備用泵702啟動(dòng)油位而未啟動(dòng)，最終導(dǎo)致低油位事故停機(jī)。在對1號(hào)壓油泵701在運(yùn)行中電源開關(guān)脫扣原因進(jìn)行跟蹤觀察6個(gè)月后，未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，跳閘原因?yàn)榕及l(fā)干擾導(dǎo)致電源開關(guān)脫扣。針對此問題該電站立即組織相關(guān)生產(chǎn)人員研究、分析，采取相應(yīng)對策，對存在缺陷程序段進(jìn)行了修改。同時(shí)，制定三項(xiàng)應(yīng)對措施，加強(qiáng)運(yùn)維人員管理制度的培訓(xùn)，合理設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)簡報(bào)信息，對語音處理機(jī)偶發(fā)故障進(jìn)行分析處理。對全廠機(jī)組輔機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制流程嚴(yán)格排查、梳理，及時(shí)排除隱患，確保機(jī)組的可靠運(yùn)行。