水轮发电机停机失败的处理与防范

蓝波卫

(广东粤电青溪发电有限责任公司，广东 大埔 514299)

水轮发电机停机失败的处理与防范

蓝波卫

(广东粤电青溪发电有限责任公司，广东 大埔 514299)

某公司1号发电机在一次自动停机过程中发生了停机失败故障，从二次控制回路和监控系统流程等方面分析、判断故障原因，找到了故障的根源及隐患并快速消除了故障，提出了相应的防范措施，以保障机组的安全稳定运行。

水轮发电机；接力器锁锭；停机失败；压力开关

0 引言

某公司低水头径流式水电站装机容量为4×36 MW，以发电为主、防洪为辅，水库特性为日调节；采用“两机一变”扩大单元接线，通过220 kV青雁线路输送电能至广东电网。

该电站计算机监控系统采用NARI NC2000和NARI SJ500现地控制单元(机组LCU)；机组在停机后监控系统自动投入接力器锁锭，保证接力器和上游水压无法打开导叶冲转水轮发电机，以防止危险事故的发生。该电站虽然总装机容量不大，却在粤东电网担负调峰、调频任务，并作为“黑启动”电厂。

1 故障简述

2014-12-03T22:00，广东省电网中调下令停该电站1号发电机，运行值班员通过监控系统发出1号机组停机令后，机组自动减有功、无功负荷接近0，出口开关801自动分闸；转速下降至额定功率20 %后，制动器自动投入、退出正常；1 min后，监控系统报警显示“1号机组停机失败”，监控系统电气运行监视画面显示“801开关分闸、导叶开度为0、接力器锁锭未投入”。运行值班员立即到发电机层1号机组LCU柜现场复归“停机失败”信号，然后检查机组转速为0、制动器已复归、调速器导叶开度为0，通过监控系统投入接力器锁锭正常，到水轮机层检查空气围带已投入、主轴密封水已退出。

2 初步原因分析

根据监控系统发停机令后，机组能自动减负荷为0，自动跳出口开关801，自动投入制动器，说明机组LCU停机流程工作正常。从监控系统运行画面显示“接力器锁锭未投入”内容分析，初步认为故障原因可能有下列几个：

(1) 机组LCU未输出指令投锁锭；

(2) 锁锭控制回路、管路故障；

(3) 机组LCU柜操作电源不正常；

(4) 其他二次控制回路有故障。

3 故障原因排查

针对以上初步原因分析，电气二次维护人员到现场分别检查接力器锁锭及其控制回路、LCU控制流程和其他二次控制回路。

(1) 用万用表测量机组LCU柜直流220 V操作电源正常，端子接线良好无松动，说明故障原因并非机组LCU柜操作电源不正常。

(2) 用万用表、兆欧表分别测量锁锭控制电磁阀线圈直流电阻及绝缘电阻，结果正常；线圈接线无松脱，线圈插座接触良好。检查接力器锁锭装置无机械卡阻；接力器控制管路、阀门、油路、压力均正常，可以排除锁锭控制回路、管路故障。

(3) 在机组LCU柜的触摸屏上调出开停机流程，对每条流程逐一检查核对，均没有发现异常；值班员通过监控系统停机自动减负荷，制动器自动投入退出正常，复归“停机失败”后再次投入接力器锁锭正常，说明LCU控制流程正常。

(4) 经过以上分析排查，认为其他二次控制回路有故障(没有反馈信号进入监控系统)，致使流程中断、停机失败。维护人员通过对锁锭控制流程、常规控制回路和LCU停机流程(停机令→机组减负荷至0→跳出口开关→调速器关导叶至0→转速不大于20 %→投入制动器→转速为0复归制动器→退出冷却水→投入空气围带→退出主轴密封水→投入接力器锁锭→停机完成)逐步分析检查，认为主轴密封水对流程影响最大。

检查主轴密封水电磁阀自动投入、退出均正常，管路的压力表、压力变送器均正常，但是压力开关(型号Clake MC-T11)是密封型的，不能直接看出微动开关接点是否正常。压力开关外壳有结露，接线口塑料密封损坏；拆开压力开关发现微动开关接点和接线端子有锈蚀，测量微动接点已断路。这说明主轴密封水压力开关已损坏，使“退出主轴密封水”信号没有反馈进入LCU停机流程，致使机组停机失败。更换压力开关后，机组自动停机正常。

4 故障处理

压力开关是较为关键的辅助设备，是一种压力控制装置，水轮发电机组的各种压力状态(如水压、油压过高或过低)均要通过其微动开关接点反馈到二次回路和计算机监控系统，使二次控制回路和监控系统自动执行机组的启停机和事故停机流程。由于主轴密封水压力开关装在水轮机层直接与主轴密封相连的管道上，环境比较潮湿，特别在雨季时节，压力开关铁皮外壳会结露，再加上接线口塑料密封不严和平时积附的灰尘，使压力开关接点卡阻接触不良或锈蚀损坏。

针对此类故障，对其他3台机组进行检查，并采取以下方法进行处理。

(1) 重新装好接线口塑料密封，防止内部受潮和灰尘进入。

(2) 对压力开关的接线端子和微动开关接点进行检查，发现接点卡阻或锈蚀等故障时，立即更换。

(3) 检查感压元件是否锈蚀、变形或损坏，微动开关动作是否灵活可靠。

(4) 调整压力开关上的整定值，使其动作压力准确。

(5) 雨季经常清理擦拭压力开关外壳，防止结露受潮。

经过上述方法处理后，压力开关动作准确、可靠，接点接触良好。

5 防范措施

(1) 加强设备维护管理和运行管理，落实各项管理制度，强化员工工作责任心。

(2) 加强练兵，充分做好设备事故预想，不断提高维护和运行人员的专业素质和业务技能。

(3) 设备出现异常时，首先要判断、检查哪些设备运行正常，异常设备与正常设备的关联性，再对异常情况认真分析和慎重处理。

(4) 封堵压力开关、压力变送器等二次设备的接线密封口小孔，阻止灰尘、潮气进入。

(5) 由于水轮机层环境比较潮湿，进行设备巡检和定期维护时，检查压力开关外壳是否完整，并用干燥棉布擦拭结露的外壳，清除积尘、积水。

(6) 机组大小修时，按照作业指导书校验二次设备，严格检查开关刻度、紧固件、调节件、微动开关和机械触点是否完好。

(7) 由于压力开关只有在机组大小修时才拆下校验，检验间隔较长，应选用有质量保证的满足国标、国际标准要求的产品。

(8) 班组和物资管理部门应加强对设备备品、备件的管理，保证设备损坏后有备件进行更换。

(9) 采用质量更好、功能更完善的压力开关产品(例如有玻璃观察窗的可以看到内部微动开关接点的)，减少设备故障。

6 结束语

此次监控画面显示故障发信是停机失败、接力器锁锭未投入，实际故障是相邻的主轴密封水二次控制回路。按上述方法处理故障和执行防范措施之后，机组在各种负荷工况下停机，未再出现过此类故障，证明该方法和措施是有效的。

随着机组自动化程度的提高，对电气维护人员提出了更高的要求。在日常工作中，要做到勤学习、勤检查、多分析，并根据不同情况、不同环境、不同问题采取有针对性的方法进行处理，以理论结合实际的方法来分析问题、处理问题，及早排除设备隐患，把故障消灭在萌芽状态，避免故障或事故的发生和扩大，确保发电机组安全、稳定运行。

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6 连 杰．200 MW水轮发电机定子接地保护动作原因分析[J]．电力安全技术，2012，14(3)：16-20.

2016-12-03；

2017-04-02。

蓝波卫(1973—)，男，工程师，主要从事水电厂综合自动化、电力安全技术管理工作，email：lbwhlh@163.com。