一例水輪機組高轉速加閘事件原因分析及防范對策

卞高山

(國電大渡河流域水電開發有限公司檢修安裝分公司，四川樂山 614900)

某水電站一水輪發電機組在試驗過程中機組高轉速加閘，引起閘塊短時磨損(約15 s)，經現場檢查，未造成其它后果。事后經檢查分析，系因機組測速裝置故障引起本次事件，故分析機組測速裝置在應用中容易出現故障的地方并采取相應措施，是保證機組正常運行的重要措施之一。

1 事件經過

某水電站在檢修工作中，對一水輪機組測速裝置(SJ-22C)進行了更換，完成了裝置的定值檢查校核和試驗;機組試運行時，由監控系統流程自動開機，準備作機組假同期試驗，但因流程開機不成功，自動返回停機態，在此過程中，發生了機組高轉速加閘事故。

2 原因分析及論證

2．1 事件順序分析

經核查，監控系統報警信息順序如下:

53'08″停機——空載流程啟動;

57'51″機組轉速未到 5%Ne，停機——空載流程退出;

57'51″空載——停機流程啟動;

57'53″機組導葉全關;

57'56″機組加閘電磁閥投入;

57'58″制動閘未落下;

58'48″停機態動作。

根據報警信息并進行分析，“停機——空載”流程啟動后，沒有收到5%Ne的轉速信號(機組實際已達額定轉速)，故流程自動退出，并自動返回停機態，即啟動“空載——停機”流程。

“空載——停機”流程的正常執行情況為先關閉導葉，等待機組轉速下降到加閘轉速(25%Ne)，然后投機組加閘電磁閥。

但從監控報警信息看，機組導葉全關后，僅3 s就收到加閘電磁閥投入信號。考慮到電磁閥的動作時間和監控系統采樣時間存在1～2 s的偏差，可以認為，流程在收到導葉全關后，立即投入了加閘電磁閥。

2．2 原因分析

因SJ-22C測速裝置的5%Ne和25%Ne兩點為常閉接點，即在停機時，監控系統會收到這兩點的信號。只有在機組轉速上升后，此兩接點按順序逐一斷開，監控系統才判斷機組轉速上升正常。從機組開機流程失敗和高轉速加閘現象進行分析，5%Ne和25%Ne兩點在機組實際轉速上升后，仍然處于閉合狀態，即測速裝置沒有正確反映機組實際轉速。但初步判斷是測速裝置存在故障，從而給監控系統的信息不準確，造成在高轉速情況下流程誤加閘。

對新更換的測速裝置進行定值和輸出邏輯檢查未發現異常，初步判斷故障出在測頻回路上。

測頻回路有“電壓測頻”和“齒盤測頻”兩路，并在裝置上有各自的位置開關進行投/退，只有在位置開關“投入(ON)”的情況下，對應的測頻功能才投入。在100%Ne以下各點時，兩路為“與”關系，即若兩路測頻都投入時，必須兩路測值同時滿足條件，測速裝置才可能有相應輸出，若兩路采集不一致時，測速裝置報警燈會點亮并上送監控系統“測速裝置故障”信號。經檢查監控系統無相應報警記錄。

綜合上述情況，可以認定故障是測速裝置測頻故障引起的，而故障的唯一原因是“電壓測頻”或“齒盤測頻”的位置開關沒有投入(若投入正常，則在事件發生前應有“測速裝置故障”的登錄信息)，故只有兩位置開關沒有全部投入時，才可能既無法正確測頻，又無報警信息。

3 測速裝置重點檢查項目

從該事件發生的整個過程看，存在工作不仔細、不到位、工作流程不清楚的問題。即在定值檢查完后，沒有專人檢查裝置整體安裝及恢復情況，沒有檢查開關的投入位置是否正確。另外，新更換裝置后，沒有經過實際開機試驗就盲目投運，未能發現存在的安全隱患。

另外，從實際運行經驗看，在測速裝置安裝、試驗、檢查的各個過程中，還存在一些容易疏忽和引起事故的地方。

3．1 測速帶安裝

因測速帶及齒指檢查、調整不仔細引起探頭損壞的情況時有發生，故對測速帶的安裝、檢查和調整應引起足夠的重視。機械作業完后，尤其是在機組擴修時測速鋼帶拆除并重新安裝后，必須有專人對測速鋼帶及其動片進行檢查，確認鋼帶安裝牢固無變形、位置合適(易于探頭安裝)，所有動片無彎曲變形，轉動盤(或動片)磁鋼位于探頭中間且與兩探頭之間，深度以擋住探頭為宜，以避免機組轉動時動片碰撞探頭和因間距過大影響測量。

3．2 電纜屏蔽層接地

曾有機組在運行中出現過因測頻輸入回路電纜屏蔽層未接地造成測速裝置誤開出引發事故停機的事件，故檢修時要仔細檢查測速裝置測頻輸入回路的電纜，其屏蔽層必須在專門的接地銅排上兩端可靠接地，以消除測頻回路的電磁干擾。

3．3 撥輪開關位置情況

裝置出口邏輯、定值、輸入及輸出回路試驗檢查完成后，應仔細檢查裝置的撥輪開關位置，在正常情況下電壓測頻(F)、機械測頻(P)撥輪開關應在“有效(ON)”位置。

3．4 加閘回路檢查

機組檢修完、第一次帶水開機試驗時，機組加閘和反充氣必須手動完成，以避免因測速裝置、電磁閥、監控系統以及其它原因引起的高轉速加閘。

手動加閘試驗正常后，必須先將加閘和反充氣氣源關掉、電磁閥投至自動，由監控系統流程進行自動開停機試驗。在整個開/停機流程試驗過程中，需注意SJ-22C測速裝置和電磁閥動作情況。只有確定在加閘轉速(下降接通)到達時，測速裝置相應的輸出接點導通且加閘電磁閥動作正常后，才能將加閘全部恢復到自動控制。否則，必須停止試驗并查明原因，待處理完后，方可繼續進行機組流程試驗。

4 結語

對測速裝置在安裝調試和試驗全過程進行仔細檢查，并對回路進行全面試驗，在檢修、運行中隨時關注過程，及時發現問題，總結經驗，改進方法，才能保證其對機組運行提供準確的轉速信號和控制信息，保證機組的正常運行。