一起AST電磁閥誤動停機的原因分析

趙愛芳，毛晶潔，周玉慧

(華能寧夏大壩發電有限責任公司，寧夏 青銅峽 751607)

華能寧夏大壩發電有限責任公司裝機容量為4×300MW，機組采用單機單爐單元控制系統。2010-02-10，公司2號機發生一起因自動停機遮斷電磁閥(以下簡稱“AST電磁閥”)誤動導致機組停機的事故。

1 ETS系統功能

2號機組的汽輪機停機保護是由HOLLIAS公司汽輪機危急遮斷控制系統(以下簡稱“ETS系統”)來實現的。在汽輪機運行過程中，ETS系統在線監視影響機組安全運行的一些重要參數，當這些參數超過其運行限值時則采取必要的措施進行處理；并在異常情況繼續發展到可能危及設備安全時，送出遮斷信號關閉全部汽輪機進汽門，停止汽輪機的運行。ETS系統自動停機的主要執行元件由1個帶有4個AST電磁閥和2個超速保護控制閥(OPC)的危急遮斷控制塊(即電磁閥組件)、隔膜閥和壓力開關等組成。ETS系統的自動停機是通過該電磁閥組件來控制油壓實現的。AST電磁閥組件在油管路中被設計成串并聯布置的結構，2個電磁閥為1個通道，采用先并聯再串聯的控制方式，每個通道中至少有1只電磁閥打開，才可導致停機。這也提高了保護的可靠性，4只AST電磁閥中任意1個損壞或拒動均不會引起停機。

ETS系統的遮斷保護停機原理見圖1。ETS系統有4個24 V DC繼電器TRIP-1A，TRIP-1B，TRIP-2A，TRIP-2B。其中，TRIP-1A，TRIP-1B為通道1的一對繼電器，TRIP-2A、TRIP-2B為通道2的一對繼電器。TRIP-1A，TRIP-1B控制AST-1A，AST-1B 2個電磁閥，TRIP-2A，TRIP-2B控制AST-2A，AST-2B 2個電磁閥。220V AC電源通過繼電器的觸點控制現場的這4個AST電磁閥。正常運行中，繼電器TRIP-1A，TRIP-1B，TRIP-2A，TRIP-2B處于吸合狀態，4個AST電磁閥也通電勵磁關閉，從而切斷了自動停機危急遮斷母管上的抗燃油(EH油)泄油通道，使所有蒸汽閥的執行機構活塞下腔油壓能夠建立起來。當任何一個被監視的參數有遮斷信號ETS-OUT發出時，都將使TRIP-1A，TRIP-1B，TRIP-2A，TRIP-2B繼電器失電。繼電器失電后，被其控制的電磁閥AST-1A，AST-1B，AST-2A，AST-2B也失電打開，則總管泄油，導致所有主汽門關閉而使汽輪機停機。

圖1 ETS系統的遮斷保護停機原理

2 事故過程

2010-02-10T10:08:43，2號機組DCS系 統發AST電磁閥失電SOE紀錄事件；10:09:08，2號機組ETS 1，2通道遮斷，汽機跳閘，機組負荷由306MW降到0，發電機逆功率信號發，廠用電由備用變提供；10:10:10，運行當班人員手動MFT，鍋爐滅火。

事故發生后，首先檢查汽機ETS保護機柜，發現ETS保護機柜已失電。DCS電源配送柜送2路220V AC電源至ETS保護機柜，當時一路電源從ETS機柜斷開，一路電源從DCS電源配送柜斷開。在對ETS保護機柜4個AST電磁閥檢查時發現，AST-1A電磁閥線圈電阻值為0。就地檢查發現，該電磁閥線圈被燒糊，有明顯異味。重新更換新的電磁閥，缺陷消除，汽機掛閘、沖轉、并網、帶正常負荷。

3 原因分析

根據檢查結果判斷，此次停機事故應該是由于AST電磁閥長期帶電，造成設備老化，AST-1A電磁閥線圈絕緣性能下降，線圈短路，以致電磁閥被燒壞。但按AST電磁閥組件在油路中的設計理念，1個電磁閥動作不應該引起停機事故。在繼續深入查找原因時發現以下2個問題。

(1) ETS保護系統AST電磁閥電源存在設計問題。按照設計圖紙，ETS保護機柜電源由DCS電源配送柜提供2路220V AC電源，這2路電源同時并聯冗余工作，失去任何一路電源對ETS保護機柜沒有影響。4個AST電磁閥電源則由ETS保護機柜電源提供，這就造成了當AST-1A電磁閥發生短路時，ETS保護機柜一路電源開關因過流斷開，同時造成另一路上級DCS電源開關也跳閘斷開，造成機柜失電。這樣，4個AST電磁閥全部失電，從而打開了自動停機危急遮斷母管上的抗燃油泄油通道，導致所有主汽門關閉而停。

(2) ETS保護系統遮斷輸出采用正邏輯。根據ETS保護邏輯，若有一項機跳爐保護信號時，即當汽機跳閘后發出主燃料跳閘(MFT)信號時，機組自動停爐。而事故發生時卻沒有此信號發出，而是由運行當班人員進行手動MFT。事故調查分析發現，當ETS保護系統出現汽機跳閘遮斷停機信號時，送往其他系統如BMS，CCS，SCS，BPC，DAS系統和電氣等的擴展信號并沒有及時發出。這是由于原ETS保護系統遮斷輸出設計為正邏輯，機組正常工作時輸出繼電器不帶電。當機組有遮斷信號輸出時，輸出繼電器帶電，其送往其他系統的擴展信號由繼電器的常開接點閉合送出。而當ETS保護機柜失電后，其正邏輯輸出繼電器由于失電常開、接點斷開，不能及時發出相應擴展信號。

4 改進措施

(1) 將AST電磁閥電源與ETS保護機柜電源分開。在DCS電源配送柜單獨增加2路220V AC電源供AST電磁閥電源使用，并加裝保險，防止AST電磁閥回路短路時發生開關越級跳閘，影響UPS系統電壓穩定性。同時，一路電源提供給AST-1A，AST-1B 2個電磁閥，一路電源提供給AST-2A，AST-2B 2個電磁閥，并在ETS跳閘畫面增加ETS 1，2通道電源監視和AST電磁閥狀態顯示，以便在AST電磁閥異常時運行人員能及時發現。

(2) 將ETS保護系統遮斷輸出采用反邏輯。利用機組檢修停機的機會進行保護邏輯修改，將正邏輯保護輸出改為反邏輯保護輸出，并將其送往其他系統的擴展信號輸出繼電器的接線由常開接點改至常閉接點。機組正常工作時，輸出繼電器帶電，常閉接點斷開；當機組有遮斷信號輸出時，輸出繼電器失電，常閉接點閉合送出信號，同時也可在ETS保護機柜電源失電后，相應擴展信號仍能正常送出。

5 預防措施

(1) 檢查其他機組的ETS保護邏輯，及時發現設備存在的隱患，并提出相應整改意見。

(2) 將此次2號機組的經驗應用于1號機組的ETS同類型設備的改造實施中。

(3) 建立電磁閥絕緣測試電子臺賬，利用機組檢修機會對電磁閥回路絕緣情況進行檢查測試，及時排除設備隱患。