热工信号触发保护紧急事故停机故障原因及处理*

张鸿震

(华电国际电力股份有限公司 邹县发电厂,山东 济宁 273500)

0 引 言

华电集团建设有火电远程节能诊断平台,该平台已接入满足计算模型准确性校核条件的机组共169台。目前有114台已完成机组校验。该平台可实现能效指标对标、实时状态监测、数据趋势分析、历史数据统计分析、在线试验、测点管理等功能。另外,在建的技术监督管理平台将具备数据自动上传、定期工作提醒、设备与指标监督、信息发布、培训考试等功能,可满足技术监督工作规范化、信息化的需求,将成为技术监督体系各级人员开展技术监督工作不可缺失的工具[1-3]。目前,火电技术监督平台的电科院层用户的监督查评、监督报表、非停管理、预告警通知单、检修管理、日常工作、设备中心、培训考试模块同步开发并逐个上线运行,对火电技术起着重要的监督作用。其中,华电集团某电厂和监督平台拥有4台335 MW、2台635 MW及2台1 000 MW燃煤发电机组,总装机容量为4 610 MW,保护系统采用PLC控制,型号为GE90-30型。2023年3月,该厂发生热工信号触发保护装置紧急事故停机故障。笔者针对该故障开展了发电机保护、录波装置、发电机出口断路器、计算机监控系统机组LCU、机械过速装置检修情况、计算机监控系统现地LCU检修情况等方面的分析检查工作,查明了事故原因,并从管理因素、技术因素、设备因素三个方面进行深入剖析,制定相应的防范措施,保障了设备的安全可靠运行。

1 事故情况

1.1 热工信号触发保护装置紧急事故停机事件描述

2023年3月1日14时51分,1号机组在热备用状态,2号发电机负荷97 MW,导叶开度83.45%。220 kV母线及209线路运行正常。厂用电10 kVⅠ、Ⅱ段分段运行,10 kVⅠ、Ⅳ段联络运行;10 kVⅡ、Ⅲ段联络运行。事故经过如表1所列。

表1 事故停机上位机报警信号动作情况

1.2 检查情况

该2号机组于2007年11月投产发电,计算机监控系统为南瑞公司产品,保护系统采用PLC控制,型号为GE90-30型。工作电源DC24V,64路开入量、32路开出量。检查情况如下。

(1) 发电机保护检查情况:现场检查2号发电机保护A、B套,无任何告警记录。

(2) 录波装置检查情况:检查220 kV系统录波、机组录波,除出口断路器变位外,无其他开关量开入。

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(3) 发电机出口断路器检查情况:检查发电机出口断路器发现,跳闸回路无异常。

(4) 计算机监控系统机组LCU检查情况:①检查保护系统发现,保护PLC柜(LCUA4柜)开入模块第23点指示灯有闪烁现象,查阅图纸该点输入为“机械液压过速150%Ne”信号接入;②在2号机室大轴顶部机械过速装置端子排处,发现“机械液压过速150%Ne”信号输入线(SDR23)接线端子松动,接线线鼻子(U型)与金属外壳距离较近,有瞬时接触现象,如图1所示;③检查保护系统输入外回路发现,保护PLC柜XDICC 9端子(保护PLC开入信号公共端)与机组LCUA2柜XDICC 3端子(机组LCUPLC开入信号公共端)间有连接线,存在寄生回路;④检查发现2号机开入量模块DI7第一个端子接线存在接地(电缆编号:2FS451/FR600,电缆用途:原2号机滤水器控制系统上送信号公共端);⑤根据检查结果进行故障模拟还原试验。模拟机组中“机械液压过速150%Ne”信号线接地,同时保持寄生回路,动作结果与此次紧急事故停机动作结果完全一致。

图1 机械液压过速150%Ne动作输入回路接线图

(5) 机械过速装置检修情况:1月12日对2号机组机械过速保护装置进行送检,其检验结果满足要求。

(6) 计算机监控系统现地LCU检修情况:①在2号机组大修期间,地方电科院开展现地LCU性能测试,测试结果显示,SOE4号模件分辨率不合格,但不影响基本安全运行和功能执行(因该设备已停产,无备件更换,已列入年度技改计划);②按照保护试验方案,开展检查、传动试验,结果正常;③对机械过速装置接线端子“机械液压过速150%Ne”信号接线拆除和恢复。

(5) 人员培训不到位,业务技能不强,对规程、规范和相关反措要求学习不深入,且落实不到位。

2 原因分析

(1) 对机组保护PLC“机械液压过速150%Ne”位置接点进行换型改造,完善接点防尘、防油污、防抖动等措施,确保在运行过程中接点不发生接地。

图2 故障动作回路原理图

3 暴露的主要问题

3.1 管理因素

(2) 监控系统上位机报警信息动作时序偏差较大,不便于确定信号动作先后顺序,导致事故分析时逻辑判断困难。

(2) 检修、技改方案不细致,技术措施不完善,审核把关不严。在2014年滤水器控制系统改造及2019年机组LCU与保护PLC信号源分离工作中,虽履行了方案、异动等审批手续,但未针对改造及分源工作中的线缆更换、拆除、新增等关键环节编制详细的工作清单,方案可操作性不强,遗留寄生回路[5]。

(3) 事故教训汲取不深刻,反措执行不到位。2018年7月4日,某电站1号机因弃用电缆未做有效处理而造成主变冷却器控制柜PLC24V电源开关跳闸,导致冷却器全停机组事故停机。该问题暴露后,未认真汲取事故教训,隐患排查治理工作不实不细。对弃用电缆、寄生回路的排查不彻底,未能发现及清除2号机组LCUA2柜内原滤水器上送信号公共端电缆,排查工作流于形式。

2.4 两组孕妇脂肪因子水平 与对照组比较，观察组孕妇RBP-4、TNF-α、VF水平显著下降，APN水平显著升高，差异有统计学意义(均P<0.05)。见表4。

(4) 技术管理不到位。现场图纸资料、设备台账记录不规范,未按要求记录设备检修、技改台账和修编相应的图纸资料,导致故障检查及恢复时间较长。

(7) 其他情况:①对2号机转动部分检查,未发现故障;②通过工业电视检查事故前后机旁盘、发电机出口开关等关键处人员工作、逗留情况,未发现异常,不存在人为误动。

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3.2 技术因素

2号机事故中,PLC“机械液压过速150%Ne”开入回路接线线鼻子的厂家原设计选型不合理,端子距金属底座间隙不满足运行要求。并且此次检修结束后恢复接线时,检修人员未发现端子与外壳间的距离不够,因此未采取相应绝缘措施,因此避免接线发生误碰。

3.3 设备因素

(1) 机械过速信号装置安装位置在水车室顶部,接线端子靠近大轴侧且空间狭小,维护难度大,不能有效保证接线工艺和日常巡视检查[6]。

(1) 规程标准执行不严谨,检修项目不完善。按规定:现地控制单元应随被监控设备的检修而进行相应的检查维护,主要内容包括I/O接口连线绝缘检查;厂内检修规程第4.1条规定:机组LCU检修周期随机组大、小修工作进行;《下位机检修工艺》第6.4.4.1条规定:测量电源回路绝缘,回路应无短路和接地。在检修项目中,未将上述项目纳入检修维护内容,导致回路接地点未被发现[4]。

(3) 保护PLC开入信号接入监控系统采用综合告警,自身不具备故障记录功能,导致事故动作后分析判断困难。

4 处理及防范措施

4.1 管理因素防范措施

(1) 加强规程规范学习,严格落实“应修必修、修必修好”的检修原则和相关规程规范要求,编制检修项目、工艺标准等,强化过程管控和三级验收制度,确保检修、技改质量[7-9]。

(2) 强化人员岗位安全责任制落实,严格执行检修、技改项目实施方案审查机制,项目方案未经逐级审查签字,严禁开工。严格执行项目过程管理和三级验收制度尤其是针对二次系统的检修、技改项目,必须细化线缆更换、拆除、新增等详细的工作表单。

(3) 组织公司进行不安全事件学习,全面梳理历次不安全事件反措执行情况,再次下发整改,督促落实。立即成立隐患排查治理专班,全面排查机电设备、二次回路、控制逻辑等方面存在的安全隐患,逐一落实整改。

(5) 加强人员技术培训。结合公司人员业务技术水平现状,针对性制定培训计划,提高人员业务素质;完善培训考评机制,严格培训监督、检查、考核,确保培训工作取得实效。

(4) 规范技术管理。修订标准化作业指导书、图纸、检修规程等技术标准,确保技术规程及技术资料与国家行业要求一致,并在审核通过后下发执行。规范检修、维护保养标准化管理,实现严格的过程监督、检查、考核[10]。

正确的卧位,是杜绝头部压疮发生的关键。卧位要求,双侧去骨瓣者给予头部仰卧位或U型枕交替使用;小脑手术者,给予完全健侧卧位2小时和平卧位1小时交替进行;一侧去骨瓣者给予健侧卧位和平卧位;颈项强直者卧位时米枕抵住,慢慢纠正。

4.2 技术因素防范措施

由于2号机组LCUPLC输入信号公共端与保护PLC输入信号公共端存在连接线,因此两个系统存在电气联系,形成共用公共端。机组LCUPLC开入量模块DI7第一个端子(开入信号公共端)存在经可变电阻接地,该接地点为2014年滤水器控制系统改造期间遗留电缆,线缆另一侧位于蝶阀层。受底层廊道环境潮湿影响,电缆芯对电缆钢铠、屏蔽层或大地形成带电阻接地,接地电阻随现场潮湿度增大而减小,当接地电阻降低到满足回路导通条件时,形成接地点;保护PLC开入量“机械液压过速150%Ne”信号接线端子松动,运行中因抖动与设备外壳接地,形成第二个瞬时动作的接地点。当两个接地点同时满足条件时,导致2号机保护PLC“机械液压过速150%Ne”动作,触发保护装置紧急事故停机,其动作原理如图2所示。

其中nl是该网络结构的层数，sl是第l层神经元的个数，第一项为输入与输出的均方误差，表示网络学习的质量，第二项为正则项，λ为权重，调节这两项的比重。

(2) 研究计算机监控系统DC24V电源回路接地监测的可行性,并择机实施。

4.3 设备因素防范措施

(1) 施工难度较大的工作,应送制定满足施工条件的专项措施,确保施工质量,完工后组织专项检查验收。

(2) 联系厂家对监控系统报警信息时标进行检查处理。

(3) 增加保护PLC开入信号上送机组LCU,将每一个动作点独立上送,便于事故动作后的分析与判断。

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5 结 语

对热工信号触发保护装置紧急事故停机事件进行检查分析得知,事故原因为2号机保护PLC“机械液压过速150%Ne”动作触发保护装置紧急事故停机。针对该问题从管理因素、技术因素、设备因素三个方面深入剖析,并执行防范措施,保障了设备的安全可靠运行,为后续研究提供有力参考。