Historian歷史數據庫在耶瓦水電站事故停機分析中的應用

孫 峰 李 哲 吳云龍

（中水東北勘測設計研究有限責任公司 吉林 長春 130021）

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

1 四號水輪發電機組事故停機過程

2011年1月23日凌晨，曼德勒東部地區電網潮流波動，引起電網電壓異常升高，電壓升高傳導至正在發電運行的耶瓦水電站四號機組，導致機組閉環冷卻水泵軟啟動器過壓保護動作，水泵停止運轉，流量開關發出中斷報警信號，機組LCU進入機械事故停機控制流程；但由于調速器系統的主配壓閥有拒動信號發出，同時機組轉速快速升至115%Ne，控制程序隨即轉入緊急停機流程，從而發生了一次轉速上升事故，最大轉速上升至133%Ne。

圖1 四號機組事故停機分析曲線

耶瓦水輪發電機組的機械事故停機流程順序是：1）調速器快速關閉；2）當導葉關至空載位置時跳發電機出口斷路器；3）逆變滅磁，機組停機。

而機組的緊急停機流程順序是：1）跳發電機出口斷路器；跳滅磁開關；2）調速器快速關閉導葉至全關位置；3）落快速閘門，機組停機。

事故發生后，電站的操作員和中方運行指導人員及時地從Historian數據庫中調出了四號機組事故發生階段的各個相關標記的歷史趨勢曲線，從“圖1四號機組事故停機分析曲線”可以清晰地分辨出各個信號的發生時序：

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

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

凌晨 2：30：44秒，機組控制PLC在收到流量開關信號（CWS，F2，Alarm）的持續報警后，延時60秒轉入機械事故停機流程。機組緊急停機時四號機組負荷為143MW，緊急停機后最大轉速上升率為133%Ne。

機組停機后，運行人員立即對機組進行了全面檢查，發現以下情況：機組手動控制屏內繼電器8ZJ動作；事故配壓閥動作；緊急停機電磁閥動作。

2 事故停機原因及異常情況

2.1 停機原因

從圖1上的趨勢曲線可以清晰看出，當過電壓發生時，發電機出口線電壓AB Line Voltage Uab明顯有尖脈沖波形產生，電壓從 16.26kV快速升高到 16.76kV，過電壓幅度3.075%。

恰在此時，閉環冷卻水泵（CWS，Pump B1）停止了運轉，在運行信號（CWS，Pump B1 Run）消失以后，上導冷卻水流量開關CWS F2和CWS F1.3先后也發出報警信號 （CWS，F2，Alarm）。

當 CWS，Pump Fault.Alarm 報警信號發出后，機組控制程序正常延時后進入機械事故停機流程。

2.2 異常情況

從圖1中的趨勢曲線可以清楚發現，在停機過程中存在以下異常現象：

1）由于事故停機過程中主配拒動信號（Main distribution refuse operation）一直存在，當機組轉速115%Ne信號發出后，機組常規手動控制屏內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）和緊急停機電磁閥（Emergency stop action），機組進入緊急停機流程。

2）在電源電壓波動幅值較大時，導致閉環冷卻水泵B1和閉環備用冷卻水泵B2的軟啟動器故障而停止運轉，但是水泵停運后流量中斷信號 （CWS，F1.2，Alarm）、（CWS，F5，Alarm）、（CWS，F6，Alarm）并沒有發出信號，同時流量中斷信號（CWS，F1.3，Alarm）、（CWS，F4，Alarm）、（CWS，F3，Alarm） 動作不靈敏。

如果由于這些閉環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，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發生嚴重燒瓦事故。

綜上分析：由于機組轉速上升到115%Ne時有主配拒動信號發生，使本來應該先減負荷到“零”功率狀態再跳出口斷路器的正常機械事故停機流程直接進入了緊急事故停機流程，致使最大轉速上升至133%Ne。在此過程中,機組已經受到較高轉速的影響,對機組的結構、受力部件、壽命已經造成了一定程度的損害。如果經常發生上述緊急停機過程的話,勢必對機組長期安全、穩定、高效運行十分不利。

3 問題的解決和經驗總結

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

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

3.3 主配拒動信號不可靠，致使機組無法進入正確的停機流程。機組本可以先減負荷再與系統解列，但是由于主配壓閥拒動信號不可靠，使機械事故直接進入甩負荷停機流程，對電網產生了不必要的過大的沖擊，同時致使機組轉速上升率過大，影響了機組轉動部件的使用壽命。

4 結束語

緬甸耶瓦水電站的四臺機組在一年多試運期間，由于各種原因數次事故停機，電站的運行專家及時利用Wonderware Historian歷史數據庫分析和統計了歷次停機事故，及時發現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，充分發揮了歷史數據庫在水電站的事故分析和統計作用，為電站的安全穩定運行提供了必不可少的幫助。

［1］水電站機電設計手冊[M].水利電力出版社,1982.

［2］DL/T5081-1997 水力發電廠自動化設計技術規范[S].1997.

［3］GB 50062-1992電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范[S].1992.