水轮发电机组推力外循环油泵电机动力电缆烧毁事故分析

季 银

（大唐观音岩水电开发有限公司，四川 攀枝花617012）

1 设备简介

现代水电机组发展的趋势都是偏向大型化、规模化，越来越多的小水电由于利用效率偏低，资源浪费严重而被放弃，但是由于大型水电机组的容量大，外形结构也相对较大，尤其是机组的推力轴承承担着整个机组旋转时的全部负荷力和机组轴向水推力，推力轴瓦温度较容易上升，所以多数大型水电机组采用推力外循环系统增加冷却效果，也能进一步节约油槽空间，便于检修维护推力冷却器。本文将针对×××水电站水轮发电机组推力轴承外循环系统运行中出现的推力外循环油泵电机动力电源电缆烧毁事件予以分析，为以后机组的安全稳定运行打下基础。

×××水电站机组型式为混流式机组，单机容量600MW，发电机组结构为立式半伞结构，推力轴承位于发电机下机架上，×××水电站机组推力轴承外循环冷却系统共设置6路并联支路，每路支路上设置2台油泵，互为备用，每台油泵的功率为7.5kW。自动开机6个并联支路的其中1台油泵正常投入即可满足发电运行要求。机组运行中，若总管上流量开关、流量计指示流量不正常或压力异常，则会启动同一支路的备用泵并发出报警信号。如一台油泵发生故障，则自动切换至同一并联支路的另一台油泵工作。

2 事故过程

2012年3月20日，×××水电站监控系统上位机故障报警“4号机组推力外循环交流电源消失”“4号机组推力外循环油泵工作异常”，值班员立即赶往推力外循环现场检查，发现4号机6条支路的外循环油泵全部停止运行，动力电源全部消失，推力外循环控制柜内部动力电缆已经烧焦，外循环油泵的进线上一级开关跳闸。由于进线电缆已经烧毁，推力外循环油泵短时间内不可能处理结束恢复运行，在汇报上级领导后，选择了转移负荷停机处理。处理结束后，此次事故造成机组非计划停运1h41min。

3 原因分析

（1）4号机组在满负荷下运行时，6条支路分别启动1台油泵就足以满足运行要求。机组投产运行半年左右，每条支路的油泵出口所装逆止阀出现不能复位关闭的现象，当其中1条支路油泵运行时，外循环油泵泵出的油流一部分经过另外1台油泵的逆止阀进入油泵电机，油流推动油泵电机的旋转部分开始转动，油流穿过油泵后，重新回到回油总管里，如此反复，这是故障停机的直接原因。总油管路上所装流量开关、流量计检测到总管流量低不能满足推力轴承冷却容量时，将会通过PLC控制逻辑启动备用泵，保证足够的油流量。在发现油泵出口所装逆止阀存在关不紧的现象后，维护人员做了检修处理，多次调整了出口逆止阀，但由于调节螺栓已完全上紧，无法调节，逆止阀关闭不严的问题仍然没有得到彻底解决，所购买的备品备件还没有到货。运行一段时间后，油泵还是存在潜动现象，每条支路总管油流量低，造成3条支路的主、备用油泵都启动，总计有9台油泵电机运行。鉴于此种现象，运行人员在现场检查各个盘柜机内部未发现任何异常情况，外循环油流满足要求，4号机组推力轴瓦温度稳定在规定范围。因不影响机组运行，没有引起运维人员的重视，终于在3月20日15：00，4号机并网运行后12台油泵全部启动运行（正常6台泵运行），但是，油泵动力电缆未按12台油泵运行最大工况时电流容量设计，8台以上油泵运行时的电流就已经过大。此种情况造成电缆在走线槽内折叠处散热不好，温度过高，局部绝缘烧损，导致三相短路跳开动力电源开关，造成事故停机。

（2）4号机组推力外循环油泵电机进线电缆在设计和安装方面存在缺陷。推力外循环动力电缆采用多芯铜电缆ZRBFV3×25mm2＋1×16mm2，1台电机的额定电流为15.6A，电缆额定电流满足正常6台推力外循环油泵同时运行。从设计参数上可以看出，外循环动力电缆在正常6台泵运行（总电流93.6A）的情况下满足运行要求，但是未考虑到支路备用泵全部启动的特殊情况。当备用泵全部启动，总电流将达到电缆额定电流的2倍，长时间运行必将烧毁电力电缆。现场仔细检查所烧毁电力电缆，电缆走线存在弯折问题，具体烧毁位置在电缆折叠处，折叠位置散热不好，电缆过流时将造成电缆严重发热，电缆绝缘层损坏，最终将电缆烧毁。对于×××水电站外循环油泵电机进线电缆设计和安装方面的问题，经过后期的技术改造已经得到解决，在以后其他水电站的设计过程中，必须全面考虑到设备的特殊运行方式，保证充足的备用容量。

（3）×××水电站外循环油泵出口逆止阀选型存在很大的问题，运行一段时间就关闭不严是共性问题，调节螺栓已无法再做调整，全厂的几台机组都存在这样的隐患。看似一个不起眼的机械元件，就是因为选型上的疏忽，而为这次事故埋下了祸根。另外，4号机组推力外循环油泵出口的逆止阀不严密，没有得到及时合理的处理，慢慢累积导致了机组被迫停机。设备维护人员在进行设备检修工作时，应做到“应修必修，修必修好”，让设备不带病、不带缺陷运行。运行人员应严格执行“缺陷管理制度”，对机组设备存在的缺陷做好记录、跟踪，严把检修质量关。

4 技术改进措施

为避免此类事故再次发生，×××水电站从机械和电气2个方面进行了彻底的技术改造，具体实施过程如下：

4.1 机械方面

全部更换4号机组推力外循环油泵出口的逆止阀，对另外几台机组的外循环油泵出口逆止阀也进行了仔细检查，关闭不严的全部更换。

4.2 电气方面

×××水电站进行了机组推力外循环动力电缆及控制柜内动力电源回路改造。以前是12台油泵电机共用一回电力电缆、1个总的动力电源开关7KK，现在7KK的下端增加了2个动力电源开关7KK－1、7KK－2。其中7KK－1为推力外循环支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6的1号油泵电机提供电源，由一回电力电缆供电。7KK－2为推力外循环支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6的2号油泵电机提供电源，由另外一回电力电缆供电。此次技改方案中，严格按照电力电缆布线工艺要求，通过增加敷设一条机组动力柜至机组推力外循环控制柜电源电缆，使这12台油泵电机电源分别取自不同的两回电力电缆。检查机组推力外循环控制柜内油泵电机动力电源进线侧相序为“U、V、W”，即相序正确。检测机组推力外循环12台油泵电机电源电压质量合格，并将机组推力外循环控制柜上“远方／切除／现地”切换开关切至“现地”位置，依次手动进行12台油泵电机启停测试，试验结果正常，每台油泵电机工作电流稳定在15.6A，可以投入运行。通过此次技术改造，保证了每台油泵电机电源的可靠性，保证了12台油泵电机同时运行（特殊运行方式）时，流过其中一回推力外循环油泵电源电缆的电流小于100A（6台运行总电流达到93.6A），从而保证动力电缆满足12台泵同时运行的要求。提高了推力外循环系统工作的可靠性，从而也提高了机组运行稳定性。

5 总结

（1）要从运行、电气、机械等各个方面提出整改意见，杜绝此类事件再次发生。运行方面，要强化运行管理，强调安全意识和安全敏感性；机械方面，要对全厂阀门的安全性进行彻底排查，发现缺陷，及时消缺；电气方面，全厂范围内机组辅助设备动力电缆及电气设备参数、定值设定与设备实际运行相匹配，对于不满足的，要及时整改。（2）电力生产现场的工作人员，不能仅仅是事后整改，更应在平时不断提高自身业务能力。设备负责人要对自己所辖设备及相关设备有比较深入的了解，设备在各种允许工作条件下运行时的值要满足设备运行额定值的要求，在日常工作中就要多思考，多计算，多观察，以求提前消除设备隐患，提高设备工作的可靠性，保证电厂安全稳定运行。