水電廠一起齒盤測頻故障案例處理分析

王威威

（掛治水電廠，貴州 錦屏 556700）

水電廠一起齒盤測頻故障案例處理分析

王威威

（掛治水電廠，貴州 錦屏 556700）

以水電廠一起齒盤測速故障及殘壓測頻故障導(dǎo)致的開機(jī)不成功事件，分析其發(fā)生的原因及暴露的問題，提出整改的措施，為同類事件提供參考。

調(diào)速器；測頻；齒盤；殘壓；故障；原因；防范

0 引言

電力系統(tǒng)負(fù)荷的不斷變化將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的波動，為適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的變動，必須不斷的調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的有功功率輸出，維持機(jī)組的轉(zhuǎn)速（頻率）在規(guī)定范圍內(nèi)，這就是水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)。因此，水輪機(jī)的頻率測速也至關(guān)重要，但掛治電廠某日就發(fā)生一起因機(jī)組齒盤測速和殘壓測速故障導(dǎo)致的開機(jī)不成功事件。本文就該次事件的過程及原因進(jìn)行分析，提出整改措施，避免類似事件的發(fā)生，為同類電廠提供參考依據(jù)。

1 電廠基本概述

掛治水電廠位于沅水干流上游河段清水江的中下游，壩址位于貴州省錦屏縣境內(nèi)，屬于低水頭河床式電站，具有日調(diào)節(jié)性能。電站正常蓄水位322m，調(diào)節(jié)庫容710萬m3，安裝3臺50MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組；年平均發(fā)電量為4.021億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)2681h，保證出力42.5MW，以一回220kV出線接入湖南電網(wǎng)。

掛治電廠機(jī)組測頻方式有非接觸式接近開關(guān)的齒盤測頻和采用發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器采集的殘壓測頻兩種方式，兩種測速信號可單獨(dú)或同時(shí)工作，默認(rèn)齒盤測速信號為主用測速信號，PT信號作為備用信號；當(dāng)齒盤測速信號故障時(shí)，自動切換至殘壓PT測速方式。正常情況下第一開機(jī)過程中使用齒盤測頻功能，第二開機(jī)過程中使用殘壓測頻功能。但自該廠投產(chǎn)以來，開機(jī)至空轉(zhuǎn)過程中由于機(jī)組殘壓較低，達(dá)不到殘壓測頻模塊的閥值，導(dǎo)致殘壓測頻不穩(wěn)定，調(diào)速器頻繁報(bào)故障，接力器頻繁調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度。當(dāng)殘壓測頻故障和齒盤測頻故障同時(shí)發(fā)生在第二開機(jī)過程中時(shí)，將直接導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，存在極大的安全隱患，嚴(yán)重影響調(diào)速器系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2 事件發(fā)生及處理經(jīng)過

某日，#1機(jī)組維護(hù)消缺后需要開機(jī)空載調(diào)試，但在開機(jī)至空載過程中#1機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至25%Ne（額定轉(zhuǎn)速，下同）后不再上升，導(dǎo)葉全關(guān)，轉(zhuǎn)速開始下降，按照電廠停機(jī)流程，機(jī)組轉(zhuǎn)速小于20%Ne時(shí)風(fēng)閘會自動投入，但在機(jī)組轉(zhuǎn)速小于20%Ne時(shí)風(fēng)閘未自動投入。

運(yùn)行值班人員查看報(bào)警信息時(shí)發(fā)現(xiàn)#1機(jī)沒有停機(jī)令而導(dǎo)葉全關(guān)導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速下降，遂立即下達(dá)停機(jī)令后#1機(jī)組走正常停機(jī)流程，風(fēng)閘投入，轉(zhuǎn)速下降。該廠立即組織監(jiān)控專業(yè)、調(diào)速器、機(jī)械專業(yè)人員各對監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速器電氣部分及機(jī)械部分等各部位進(jìn)行檢查、分析。值班人員查看報(bào)警及電廠非停點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析得知，殘壓測頻故障和齒盤測速故障同時(shí)存在，會導(dǎo)致調(diào)速器停機(jī)、開機(jī)不成功。監(jiān)控系統(tǒng)無停機(jī)令導(dǎo)致鎖錠未投、轉(zhuǎn)速下降至20Ne%未投風(fēng)閘，直至停機(jī)令下達(dá)后鎖錠、風(fēng)閘投入，機(jī)組走正常停機(jī)流程。

經(jīng)分析調(diào)速器故障系齒盤測速模塊故障導(dǎo)致，利用機(jī)組停機(jī)間隙對#1機(jī)調(diào)速器齒盤測頻模塊進(jìn)行更換后故障消除?，F(xiàn)場對調(diào)速器機(jī)械部分、電氣部分及轉(zhuǎn)速接近開關(guān)等部位進(jìn)行檢查無異常后開#1機(jī)組至空載運(yùn)行正常。

3 設(shè)備故障判斷與分析

事件發(fā)生后，該廠迅速組織人員從機(jī)械、監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速器等各專業(yè)分析故障原因：

3.1 機(jī)械專業(yè)排查

（1）機(jī)組在開機(jī)過程中轉(zhuǎn)速繼電器20%Ne接點(diǎn)先動作后復(fù)歸，導(dǎo)葉全關(guān)信號先復(fù)歸后動作，表明機(jī)組開機(jī)過程中轉(zhuǎn)速到過20%Ne，導(dǎo)葉及接力器啟閉正常，故可排除接力器及主配卡塞等機(jī)械故障情況；

（2）因?yàn)闄C(jī)組在開機(jī)過程中轉(zhuǎn)速未到100%Ne時(shí)，比例伺服閥會一直向開機(jī)方向開啟，所以可排除比例伺服閥發(fā)卡故障。

3.2 監(jiān)控專業(yè)排查

從報(bào)警信息查得監(jiān)控系統(tǒng)并無#1機(jī)組停機(jī)令，也無其他事故信號、異常開出命令。當(dāng)班值長下達(dá)停機(jī)令，機(jī)組按正常停機(jī)流程停機(jī)，說明監(jiān)控系統(tǒng)并無其他異常。

3.3 調(diào)速器專業(yè)排查

（1）在調(diào)速器機(jī)調(diào)柜測量比例伺服閥電源正常，檢查相關(guān)端子接線及接頭無松動、連接正常，排除比例伺服閥失電導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的情況；（2）查看監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警發(fā)現(xiàn)有調(diào)速器齒盤測頻和殘壓測頻故障，初步判斷為開機(jī)過程中殘壓測頻及齒盤測頻同時(shí)故障，調(diào)速器無法測量機(jī)組轉(zhuǎn)速，立即轉(zhuǎn)入停機(jī)過程（關(guān)閉導(dǎo)葉，但監(jiān)控系統(tǒng)無停機(jī)令）；（3）現(xiàn)場對齒盤測頻回路進(jìn)行了檢查，相關(guān)接線及插拔無松動，實(shí)際模擬齒盤測頻采集過程正常，所以事件過程中齒盤測頻為瞬時(shí)故障。

經(jīng)過上述排查最終確定為齒盤測頻模塊老化導(dǎo)致偶爾報(bào)齒盤測頻故障，同時(shí)殘壓測頻故障未復(fù)歸最終導(dǎo)致調(diào)速器停機(jī)而引起開機(jī)不成功。

4 暴露的問題及防范措施

4.1 暴露的問題

（1）專業(yè)人員缺陷處理不到位、責(zé)任心不強(qiáng)。齒盤測頻故障在1 月12日首次出現(xiàn)14分鐘后才復(fù)歸，現(xiàn)場檢查無異常；其后1月13日、1月14日又先后兩次出現(xiàn)齒盤測頻故障，專業(yè)人員僅僅對齒盤測頻回路的接線及插拔進(jìn)行了緊固，沒有采取進(jìn)一步的分析及處理措施。

（2）專業(yè)人員對全廠“非停點(diǎn)、拒動點(diǎn)”分析統(tǒng)計(jì)表不夠熟悉，未對齒盤測頻故障引起的危害引起重視，且沒有充分運(yùn)用電廠“非停點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)表解決實(shí)際問題。電廠“非停點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)表已分析出殘壓測頻故障和齒盤測速故障同時(shí)存在時(shí)將導(dǎo)致開機(jī)不成功，但齒盤測頻故障前3次出現(xiàn)均在機(jī)組并網(wǎng)后，而我廠調(diào)速器在機(jī)組并網(wǎng)后采用開度模式，并沒有采用頻率模式，因此機(jī)組并網(wǎng)后該故障并不影響機(jī)組運(yùn)行，導(dǎo)致維護(hù)專業(yè)人員放松了警惕，忽略了開機(jī)過程中出現(xiàn)會引發(fā)嚴(yán)重后果。

（3）調(diào)速器齒盤測頻模塊從投產(chǎn)到現(xiàn)在已運(yùn)行近多年，已接近電子產(chǎn)品使用壽命年限，專業(yè)人員對調(diào)速器設(shè)備老化趨勢分析不到位，未及時(shí)根據(jù)設(shè)備老化趨勢提前更換相關(guān)備品。

（4）專業(yè)人員在日常工作中存在畏難心理，機(jī)組殘壓測頻故障頻發(fā)早已列入QC攻關(guān)項(xiàng)目，但相關(guān)專業(yè)人員沒有認(rèn)真研究故障原因，覺得該故障無法處理，加上機(jī)組還有齒盤測頻可用，便得過且過，缺乏攻堅(jiān)克難的鉆研精神。

（5）運(yùn)行值班人員專業(yè)技能不夠熟練，對“非停點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)掌握程度不夠，對設(shè)備缺陷發(fā)生后未能引起重視，督促維護(hù)人員及時(shí)消除設(shè)備缺陷。

4.2 整改及防范措施

（1）加強(qiáng)設(shè)備缺陷管理工作，嚴(yán)格落實(shí)設(shè)備管理責(zé)任制。專業(yè)人員對自身管轄設(shè)備缺陷要及時(shí)處理；針對難處理的、重復(fù)出現(xiàn)的缺陷，召開設(shè)備分析會，仔細(xì)研討設(shè)備故障原因及處理辦法，制定相關(guān)防范措施。

（2）加強(qiáng)設(shè)備老化趨勢分析。尤其是對接近使用壽命年限的模塊、電路板等元器件提前進(jìn)行更換，并建立更換臺賬，實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備老化趨勢。

（3）完善機(jī)組調(diào)速器運(yùn)行程序。1）當(dāng)調(diào)速器A套采集不到機(jī)組頻率時(shí)，調(diào)用調(diào)速器B套采集的機(jī)組頻率，確保機(jī)組在開機(jī)過程中能有兩路頻率采集；2）將齒盤測頻故障及殘壓測頻故障同時(shí)發(fā)生后延時(shí)2s再開出，防止第二開機(jī)過程中齒盤測頻及殘壓測頻發(fā)生瞬時(shí)故障導(dǎo)致的停機(jī)，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性；3）提高殘壓測頻測量電壓值。殘壓測頻電壓采集于機(jī)端PT二次側(cè)的相電壓，而我廠機(jī)端PT采用Y型接線，線電壓為√3倍相電壓，故可通過將機(jī)端PT二次側(cè)所取相電壓改為線電壓來提高殘壓測頻所采集的電壓，從而使殘壓達(dá)到殘壓測頻模塊的閥值，盡可能消除殘壓測頻故障缺陷；4）由于第二開機(jī)過程中殘壓測頻不穩(wěn)定，接力器頻繁調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，故可將第二開機(jī)度也采用齒盤測頻，這樣就避免了接力器頻繁調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度。

（4）舉一反三，防范未然，避免類似事件發(fā)生。如果殘壓測頻故障存在，同時(shí)齒盤測速探頭A/B套故障、調(diào)速器PLC故障、轉(zhuǎn)速繼電器故障機(jī)組無法轉(zhuǎn)至空轉(zhuǎn)態(tài)、比例伺服閥驅(qū)動信號消失等等都將導(dǎo)致開機(jī)不成功。因此需加強(qiáng)電廠“非停點(diǎn)、拒動點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)表的運(yùn)用、培訓(xùn)工作，對統(tǒng)計(jì)表中的設(shè)備元器件進(jìn)一步徹查隱患和缺陷；專業(yè)人員要做到對“非停點(diǎn)、拒動點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)表中的關(guān)鍵設(shè)備元器件工作狀態(tài)心中有數(shù)，確保不影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行；定期對生產(chǎn)運(yùn)行值班人員及維護(hù)專業(yè)人員的培訓(xùn)工作，加強(qiáng)對“非停點(diǎn)、拒動點(diǎn)”統(tǒng)計(jì)表的培訓(xùn)及學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

本文僅以調(diào)速器齒盤測頻故障分析機(jī)組開機(jī)不成功的原因及防范措施，為水電廠同類事故提供參考依據(jù)。但水電廠開機(jī)不成功原因有很多，如監(jiān)控系統(tǒng)開機(jī)流程任意一點(diǎn)未動作都會導(dǎo)致開機(jī)流程無法繼續(xù)走下去等，因此，在日常工作中就必須對這些“非停點(diǎn)、拒動點(diǎn)”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、培訓(xùn)，并進(jìn)行深入分析，確保水電廠機(jī)組開的出、穩(wěn)得住、停得下，滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需求。

［1］魏守平.水輪機(jī)調(diào)節(jié)（M）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

［2］.ZCP系列轉(zhuǎn)速信號裝置產(chǎn)品用戶手冊（Z）.武漢事達(dá)電氣股份有限公司，2006.

［3］杜學(xué)云.水電廠一起直流系統(tǒng)接地故障的處理分析［J］.工業(yè)技術(shù)，2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.157

王威威（1986-），男，湖北孝感人，助理工程師，主要從事水電廠發(fā)電運(yùn)行值班工作。