Historian歷史數(shù)據(jù)庫在耶瓦水電站事故停機(jī)分析中的應(yīng)用

孫 峰 李 哲 吳云龍

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 吉林 長春 130021）

耶瓦水電站位于緬甸中部曼德勒省境內(nèi)，大壩在依洛瓦底江一級支流下游，安裝了4臺單機(jī)容量197.5 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量790MW，是緬甸在建和已建的最大型水電站。2010年2月21日，電站首臺機(jī)組順利通過72小時試運行，4臺機(jī)組全部于2010年12月15日并網(wǎng)發(fā)電。

1 四號水輪發(fā)電機(jī)組事故停機(jī)過程

2011年1月23日凌晨，曼德勒東部地區(qū)電網(wǎng)潮流波動，引起電網(wǎng)電壓異常升高，電壓升高傳導(dǎo)至正在發(fā)電運行的耶瓦水電站四號機(jī)組，導(dǎo)致機(jī)組閉環(huán)冷卻水泵軟啟動器過壓保護(hù)動作，水泵停止運轉(zhuǎn)，流量開關(guān)發(fā)出中斷報警信號，機(jī)組LCU進(jìn)入機(jī)械事故停機(jī)控制流程；但由于調(diào)速器系統(tǒng)的主配壓閥有拒動信號發(fā)出，同時機(jī)組轉(zhuǎn)速快速升至115%Ne，控制程序隨即轉(zhuǎn)入緊急停機(jī)流程，從而發(fā)生了一次轉(zhuǎn)速上升事故，最大轉(zhuǎn)速上升至133%Ne。

圖1 四號機(jī)組事故停機(jī)分析曲線

耶瓦水輪發(fā)電機(jī)組的機(jī)械事故停機(jī)流程順序是：1）調(diào)速器快速關(guān)閉；2）當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)至空載位置時跳發(fā)電機(jī)出口斷路器；3）逆變滅磁，機(jī)組停機(jī)。

而機(jī)組的緊急停機(jī)流程順序是：1）跳發(fā)電機(jī)出口斷路器；跳滅磁開關(guān)；2）調(diào)速器快速關(guān)閉導(dǎo)葉至全關(guān)位置；3）落快速閘門，機(jī)組停機(jī)。

事故發(fā)生后，電站的操作員和中方運行指導(dǎo)人員及時地從Historian數(shù)據(jù)庫中調(diào)出了四號機(jī)組事故發(fā)生階段的各個相關(guān)標(biāo)記的歷史趨勢曲線，從“圖1四號機(jī)組事故停機(jī)分析曲線”可以清晰地分辨出各個信號的發(fā)生時序：

凌晨2：28：30秒，曼德勒省東部地區(qū)電網(wǎng)電壓異常波動，使正在發(fā)電運行的四號機(jī)組出口電壓AB Line Voltage Uab從16.26kV突然升高到16.76kV，機(jī)組的閉環(huán)冷卻水泵CWS Pump B1停止運轉(zhuǎn)，閉環(huán)備用冷卻水泵CWS Pump B2也未能啟動，同時閉環(huán)冷卻水泵故障信號CWS Pump Fault.Alarm發(fā)出報警。

在冷卻水泵CWS Pump B1停止運行后的十幾秒內(nèi)，裝設(shè)在閉環(huán)冷卻水管道內(nèi)的流量開關(guān)CWS F1.3、CWS F2先后報警。

凌晨 2：30：44秒，機(jī)組控制PLC在收到流量開關(guān)信號（CWS，F(xiàn)2，Alarm）的持續(xù)報警后，延時60秒轉(zhuǎn)入機(jī)械事故停機(jī)流程。機(jī)組緊急停機(jī)時四號機(jī)組負(fù)荷為143MW，緊急停機(jī)后最大轉(zhuǎn)速上升率為133%Ne。

機(jī)組停機(jī)后，運行人員立即對機(jī)組進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)以下情況：機(jī)組手動控制屏內(nèi)繼電器8ZJ動作；事故配壓閥動作；緊急停機(jī)電磁閥動作。

2 事故停機(jī)原因及異常情況

2.1 停機(jī)原因

從圖1上的趨勢曲線可以清晰看出，當(dāng)過電壓發(fā)生時，發(fā)電機(jī)出口線電壓AB Line Voltage Uab明顯有尖脈沖波形產(chǎn)生，電壓從 16.26kV快速升高到 16.76kV，過電壓幅度3.075%。

恰在此時，閉環(huán)冷卻水泵（CWS，Pump B1）停止了運轉(zhuǎn)，在運行信號（CWS，Pump B1 Run）消失以后，上導(dǎo)冷卻水流量開關(guān)CWS F2和CWS F1.3先后也發(fā)出報警信號 （CWS，F(xiàn)2，Alarm）。

當(dāng) CWS，Pump Fault.Alarm 報警信號發(fā)出后，機(jī)組控制程序正常延時后進(jìn)入機(jī)械事故停機(jī)流程。

2.2 異常情況

從圖1中的趨勢曲線可以清楚發(fā)現(xiàn)，在停機(jī)過程中存在以下異常現(xiàn)象：

1）由于事故停機(jī)過程中主配拒動信號（Main distribution refuse operation）一直存在，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速115%Ne信號發(fā)出后，機(jī)組常規(guī)手動控制屏內(nèi)8ZJ繼電器動作，而8ZJ繼電器直接動作于事故配壓閥（Emergency distribution Vlave action）和緊急停機(jī)電磁閥（Emergency stop action），機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)流程。

2）在電源電壓波動幅值較大時，導(dǎo)致閉環(huán)冷卻水泵B1和閉環(huán)備用冷卻水泵B2的軟啟動器故障而停止運轉(zhuǎn)，但是水泵停運后流量中斷信號 （CWS，F(xiàn)1.2，Alarm）、（CWS，F(xiàn)5，Alarm）、（CWS，F(xiàn)6，Alarm）并沒有發(fā)出信號，同時流量中斷信號（CWS，F(xiàn)1.3，Alarm）、（CWS，F(xiàn)4，Alarm）、（CWS，F(xiàn)3，Alarm） 動作不靈敏。

如果由于這些閉環(huán)冷卻水流量信號器的不動作和不靈敏動作而沒能及時停機(jī)，從而造成油冷卻器對潤滑油的冷卻效果迅速降低，會使油溫迅速升高，則非常有可能在極短時間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重?zé)呤鹿省?/p>

綜上分析：由于機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到115%Ne時有主配拒動信號發(fā)生，使本來應(yīng)該先減負(fù)荷到“零”功率狀態(tài)再跳出口斷路器的正常機(jī)械事故停機(jī)流程直接進(jìn)入了緊急事故停機(jī)流程，致使最大轉(zhuǎn)速上升至133%Ne。在此過程中,機(jī)組已經(jīng)受到較高轉(zhuǎn)速的影響,對機(jī)組的結(jié)構(gòu)、受力部件、壽命已經(jīng)造成了一定程度的損害。如果經(jīng)常發(fā)生上述緊急停機(jī)過程的話,勢必對機(jī)組長期安全、穩(wěn)定、高效運行十分不利。

3 問題的解決和經(jīng)驗總結(jié)

3.1 開環(huán)冷卻水流量中斷只宜發(fā)信號，不宜瞬時作用于停機(jī)，可延時時間長一些作用于停機(jī)，以便提醒運行人員及時檢查啟動或切換水泵；否則，在閉環(huán)冷卻水泵正常運行而開環(huán)冷卻水流量瞬時中斷時，會產(chǎn)生不必要的非正常停機(jī)。

3.2 從數(shù)據(jù)庫的趨勢圖中可以分析得出，在閉環(huán)冷卻水泵B1停止運行后，冷卻水管各部的流量開關(guān)報警信號各不相同，在沒有流量的情況下，大部分流量開關(guān)未報中斷，并有跳變，流量開關(guān)不能真實的反映流量，必須更換更加可靠的流量開關(guān)。

3.3 主配拒動信號不可靠，致使機(jī)組無法進(jìn)入正確的停機(jī)流程。機(jī)組本可以先減負(fù)荷再與系統(tǒng)解列，但是由于主配壓閥拒動信號不可靠，使機(jī)械事故直接進(jìn)入甩負(fù)荷停機(jī)流程，對電網(wǎng)產(chǎn)生了不必要的過大的沖擊，同時致使機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率過大，影響了機(jī)組轉(zhuǎn)動部件的使用壽命。

4 結(jié)束語

緬甸耶瓦水電站的四臺機(jī)組在一年多試運期間，由于各種原因數(shù)次事故停機(jī)，電站的運行專家及時利用Wonderware Historian歷史數(shù)據(jù)庫分析和統(tǒng)計了歷次停機(jī)事故，及時發(fā)現(xiàn)和消除了許多隱患問題和潛在缺陷，給電站的運行管理提供了有力支持，充分發(fā)揮了歷史數(shù)據(jù)庫在水電站的事故分析和統(tǒng)計作用，為電站的安全穩(wěn)定運行提供了必不可少的幫助。

［1］水電站機(jī)電設(shè)計手冊[M].水利電力出版社,1982.

［2］DL/T5081-1997 水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范[S].1997.

［3］GB 50062-1992電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范[S].1992.