某大型水电站严重事故停机原因分析及处理

曹艳明，吕晓东，孟小霞

(雅砻江流域水电开发有限公司公司，成都 610051)

0 引言

某水电站总装机4台，共2 400 MW，每台机组均配置有5套机组测速装置：分别安装于机组测温柜内电脑转速测控仪(主要用于蠕动探测，以下简称蠕动测速装置)、风闸制动测速控制柜内转速监控装置(以下简称制动测速装置)、纯机械过速保护装置、调速器A套调节器测速装置和调速器B套调节器测速装置。其中，蠕动测速装置、转速监控装置和纯机械过速保护装置这3套装置的过速信号均直接动作于监控系统机组过速保护停机。

1 设备异常现象

2020年08月03日05∶00∶32，监控CCS发出以下信号：

——#3机测温柜-机组转速>115%Ne动作；——#3机测温柜-机组转速>145%Ne动作；——#3机测温柜-机组转速>145%Ne复归；——#3机测温柜-蠕动装置综合故障报警；——#3机测温柜-机组转速>115%Ne复归；——电气过速148%(测速、测温)，3号机组紧急落门停机操作(流程自启动)；——#3机组开出第2点动作(#3机停机令)；——#3机组开出第9点动作(#3机投入急停电磁阀)；——#3机组开出第14点动作(#3机励磁系统退出令)；——#3机组开出第75点动作(#3机投入事故配压阀电磁阀)；——#3机组开出第129点动作(#3机事故快速闭门；——#3机组开出第131点复归(#3机无事故)；——#3机严重事故停机流程执行中动作；——#3机紧急落门事故停机动作；——#3机事故停机过程中动作；——#3机停机过程中动作。

随后，#3机组按照事故停机流程停机。

2 初步原因分析

经过现场设备检查、查询相关历史数据并对历史数据进行分析，判定导致此次异常事件发生的原因有3个方面：

2．1 原因1：外部干扰导致蠕动测速装置信号误开出

当天04∶09∶10时许，CCS就已经同时发“#3机测温柜-机组转速>115%Ne动作”、“#3机测温屏空冷器进风温度过高”、“#3机测温屏空冷器出风温度过高”、“#3机测温屏水导油槽油温#2过高”、“#3机测温屏水导油槽油温#1过高”报警信号，如图1所示。

图1 04∶09∶10时的简报信息

05∶00∶32时许，蠕动测速装置再次发出“#3机测温柜-机组转速>115%Ne动作”和“#3机测温柜-机组转速>145%Ne动作”信号。现场检查产生以上信号的蠕动测速装置、空冷器出风测温仪、空冷器进风测温仪、水导油槽油温#1测温仪及水导油槽油温#2测温仪5个装置紧密安装在一起。结构布局图如图2所示。

图2 结构布局图

该电站曾发生过一定范围内大概率可以引起测温仪“温度过高”报警信号误开出事件。测试停止，开出信号马上复归的情况。说明该系列的测温仪产品抗干扰能力较弱。

故初步分析原因1不排除外部干扰导致测温仪及蠕动测速装置信号误开出。

2．2 原因2：机组LCU SOE10板件故障

查询机组LCU设备图纸可知，异常期间产生的“#3机测温屏空冷器进风温度过高”、“#3机测温屏空冷器出风温度过高”、“#3机测温屏水导油槽油温#2过高”、“#3机测温屏水导油槽油温#1过高”、“#3机测温柜-机组转速>115%Ne动作”、“#3机测温柜-机组转速>145%Ne动作”、“#3机测温柜-蠕动装置综合故障报警”这7个报警信号均由机组LCU SOE10板件处理后产生且紧密分布在一起，同时报警动作信号及复归信号事故产生时标一致。

故初步分析原因2不排除机组LCU SOE10板件故障，导致其中的部分信号误开出。

2．3 原因3：蠕动测速装置故障

现场检查#3机组蠕动测速装置，各输出节点参数设置正确，并观察到#3机组蠕动测速装置上“过速记忆”指示灯点亮。记忆最大转速118．2%Ne。蠕动测速现场检查情况，如图3所示。

图3 蠕动测速装置现场检查情况

查询蠕动测速装置说明书可知：“过速记忆”指示灯仅在转速达到145%Ne以上时才会点亮，同时开出“转速>145%Ne”信号，并记录下当时最大转速。而现场装置记忆到的最大转速为118．2%Ne且机组实际并未过速。

故初步分析原因3不排除机组蠕动测速装置故障。不仅产生错误的“过速记忆”信息，同时误开出“转速>115%Ne”和“转速>145%Ne”信号。

对以上3种情况进行总结与归纳如下，见表1。

表1 设备异常原因分析

3 原因排查与分析

通过调阅2020年08月03日04∶09和2020年08月03日05∶00时间段工业电视视频，未发现此时间段机组测温柜附近有人员经过或其它异常现象。故排除原因1：外部干扰导致测温仪及蠕动测速装置信号误开出。

经现场检查“#3机测温屏空冷器进风温度过高”、“#3机测温屏空冷器出风温度过高”、“#3机测温屏水导油槽油温#2过高”、“#3机测温屏水导油槽油温#1过高”、“#3机测温柜-机组转速>115%Ne动作”、“#3机测温柜-机组转速>145%Ne动作”、“#3机测温柜-蠕动装置综合故障报警”这7个报警信号回路，接线均正确、端子接线紧固、屏蔽线接地正常。将机组LCU SOE10板件邮寄回生产厂家进行返厂检测，未发现该板件有任何异常(注：由于蠕动测速装置厂家已停止生产该产品且不再提供该装置的后续服务，故蠕动测速装置未能进行返厂检测)。故排除原因2：机组LCU SOE10板件故障。

查询异常期间#3机组调速器、制动测速及蠕动测速三个装置所测量的转速曲线发现：三个装置所测量的实际转速均未过速，且蠕动测速装置所测量的转速在机组事故停机时突降为0%Ne，呈现明显的故障状态。如图4所示。

图4 现场各测速装置转速测值曲线

综上可知：本次#3机组异常落门停机的原因为：#3机组蠕动测速装置故障，导致装置转速测量异常，“转速>115%Ne”和“转速>145%Ne”信号输出接点误开出。

4 处理措施及建议

4．1 处理措施

根据NB/T 35004—2013《水力发电厂自动化设计技术规范》第4．1．8条“机组二级过速保护应装设机械和电气两种信号源的转速信号器”和第4．1．9条“机组电气转速信号器应具有电压互感器和齿盘两种测频方式冗余输入”要求。目前该水电站机组已配置纯机械过速保护装置和制动测速装置，且制动测速装置输入为双通道，齿盘探头测量为主，电压互感器测量为辅。满足上述NB/T 35004的有关规定，且满足机组正常启停机控制和事故停机流程控制的需要。采取以下处理措施：

(1) 在征询电力设计院同意后，电站修改了监控系统机组过速保护停机条件，蠕动测速装置输出至监控系统的转速接点不启动事故停机流程，仅做监测报警用。

(2) 对蠕动测速装置进行换型，选用更加稳定、可靠、抗干扰能力更强的成熟产品。

4．2 优化建议

考虑到机组事故停机流程的所有启动条件均存在信号误动的可能，建议在启动条件中增加防止电气过速保护误动的逻辑：

(1) 在机组运行出现电气过速保护信号时，可综合其它回路测得的机组实际频率值，如果电气过速保护信号动作而机组频率正常，则仅发出机组过速报警。

(2) 在机组运行出现电气过速保护信号时，可综合发电机出口断路器GCB状态，如果电气过速保护信号动作而GCB在合闸状态，则仅发出机组过速报警。

5 结论

机组过速保护配置时既要做好防拒动的配置，也要考虑防误动的措施。毕竟机组飞逸危害极大，事故严重时可导致导水机构被破坏，造成机组大量跑水，进而演变成水淹厂房的重特大事故，给水电站安全运行和国有资产带来严重损失。本文通过对机组异常落门停机事件的故障查找及原因分析的过程进行了总结、归纳，并有针对性地提出了相应的处理措施和预防建议，希望能在机组过速保护配置和装置选型方面进行优化，从而保障水电站机组的安全稳定运行。