水輪發電機組推力外循環油泵電機動力電纜燒毀事故分析

季 銀

（大唐觀音巖水電開發有限公司，四川 攀枝花617012）

1 設備簡介

現代水電機組發展的趨勢都是偏向大型化、規模化，越來越多的小水電由于利用效率偏低，資源浪費嚴重而被放棄，但是由于大型水電機組的容量大，外形結構也相對較大，尤其是機組的推力軸承承擔著整個機組旋轉時的全部負荷力和機組軸向水推力，推力軸瓦溫度較容易上升，所以多數大型水電機組采用推力外循環系統增加冷卻效果，也能進一步節約油槽空間，便于檢修維護推力冷卻器。本文將針對×××水電站水輪發電機組推力軸承外循環系統運行中出現的推力外循環油泵電機動力電源電纜燒毀事件予以分析，為以后機組的安全穩定運行打下基礎。

×××水電站機組型式為混流式機組，單機容量600MW，發電機組結構為立式半傘結構，推力軸承位于發電機下機架上，×××水電站機組推力軸承外循環冷卻系統共設置6路并聯支路，每路支路上設置2臺油泵，互為備用，每臺油泵的功率為7.5kW。自動開機6個并聯支路的其中1臺油泵正常投入即可滿足發電運行要求。機組運行中，若總管上流量開關、流量計指示流量不正常或壓力異常，則會啟動同一支路的備用泵并發出報警信號。如一臺油泵發生故障，則自動切換至同一并聯支路的另一臺油泵工作。

2 事故過程

2012年3月20日，×××水電站監控系統上位機故障報警“4號機組推力外循環交流電源消失”“4號機組推力外循環油泵工作異常”，值班員立即趕往推力外循環現場檢查，發現4號機6條支路的外循環油泵全部停止運行，動力電源全部消失，推力外循環控制柜內部動力電纜已經燒焦，外循環油泵的進線上一級開關跳閘。由于進線電纜已經燒毀，推力外循環油泵短時間內不可能處理結束恢復運行，在匯報上級領導后，選擇了轉移負荷停機處理。處理結束后，此次事故造成機組非計劃停運1h41min。

3 原因分析

（1）4號機組在滿負荷下運行時，6條支路分別啟動1臺油泵就足以滿足運行要求。機組投產運行半年左右，每條支路的油泵出口所裝逆止閥出現不能復位關閉的現象，當其中1條支路油泵運行時，外循環油泵泵出的油流一部分經過另外1臺油泵的逆止閥進入油泵電機，油流推動油泵電機的旋轉部分開始轉動，油流穿過油泵后，重新回到回油總管里，如此反復，這是故障停機的直接原因。總油管路上所裝流量開關、流量計檢測到總管流量低不能滿足推力軸承冷卻容量時，將會通過PLC控制邏輯啟動備用泵，保證足夠的油流量。在發現油泵出口所裝逆止閥存在關不緊的現象后，維護人員做了檢修處理，多次調整了出口逆止閥，但由于調節螺栓已完全上緊，無法調節，逆止閥關閉不嚴的問題仍然沒有得到徹底解決，所購買的備品備件還沒有到貨。運行一段時間后，油泵還是存在潛動現象，每條支路總管油流量低，造成3條支路的主、備用油泵都啟動，總計有9臺油泵電機運行。鑒于此種現象，運行人員在現場檢查各個盤柜機內部未發現任何異常情況，外循環油流滿足要求，4號機組推力軸瓦溫度穩定在規定范圍。因不影響機組運行，沒有引起運維人員的重視，終于在3月20日15：00，4號機并網運行后12臺油泵全部啟動運行（正常6臺泵運行），但是，油泵動力電纜未按12臺油泵運行最大工況時電流容量設計，8臺以上油泵運行時的電流就已經過大。此種情況造成電纜在走線槽內折疊處散熱不好，溫度過高，局部絕緣燒損，導致三相短路跳開動力電源開關，造成事故停機。

（2）4號機組推力外循環油泵電機進線電纜在設計和安裝方面存在缺陷。推力外循環動力電纜采用多芯銅電纜ZRBFV3×25mm2＋1×16mm2，1臺電機的額定電流為15.6A，電纜額定電流滿足正常6臺推力外循環油泵同時運行。從設計參數上可以看出，外循環動力電纜在正常6臺泵運行（總電流93.6A）的情況下滿足運行要求，但是未考慮到支路備用泵全部啟動的特殊情況。當備用泵全部啟動，總電流將達到電纜額定電流的2倍，長時間運行必將燒毀電力電纜。現場仔細檢查所燒毀電力電纜，電纜走線存在彎折問題，具體燒毀位置在電纜折疊處，折疊位置散熱不好，電纜過流時將造成電纜嚴重發熱，電纜絕緣層損壞，最終將電纜燒毀。對于×××水電站外循環油泵電機進線電纜設計和安裝方面的問題，經過后期的技術改造已經得到解決，在以后其他水電站的設計過程中，必須全面考慮到設備的特殊運行方式，保證充足的備用容量。

（3）×××水電站外循環油泵出口逆止閥選型存在很大的問題，運行一段時間就關閉不嚴是共性問題，調節螺栓已無法再做調整，全廠的幾臺機組都存在這樣的隱患。看似一個不起眼的機械元件，就是因為選型上的疏忽，而為這次事故埋下了禍根。另外，4號機組推力外循環油泵出口的逆止閥不嚴密，沒有得到及時合理的處理，慢慢累積導致了機組被迫停機。設備維護人員在進行設備檢修工作時，應做到“應修必修，修必修好”，讓設備不帶病、不帶缺陷運行。運行人員應嚴格執行“缺陷管理制度”，對機組設備存在的缺陷做好記錄、跟蹤，嚴把檢修質量關。

4 技術改進措施

為避免此類事故再次發生，×××水電站從機械和電氣2個方面進行了徹底的技術改造，具體實施過程如下：

4.1 機械方面

全部更換4號機組推力外循環油泵出口的逆止閥，對另外幾臺機組的外循環油泵出口逆止閥也進行了仔細檢查，關閉不嚴的全部更換。

4.2 電氣方面

×××水電站進行了機組推力外循環動力電纜及控制柜內動力電源回路改造。以前是12臺油泵電機共用一回電力電纜、1個總的動力電源開關7KK，現在7KK的下端增加了2個動力電源開關7KK－1、7KK－2。其中7KK－1為推力外循環支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6的1號油泵電機提供電源，由一回電力電纜供電。7KK－2為推力外循環支路1、支路2、支路3、支路4、支路5、支路6的2號油泵電機提供電源，由另外一回電力電纜供電。此次技改方案中，嚴格按照電力電纜布線工藝要求，通過增加敷設一條機組動力柜至機組推力外循環控制柜電源電纜，使這12臺油泵電機電源分別取自不同的兩回電力電纜。檢查機組推力外循環控制柜內油泵電機動力電源進線側相序為“U、V、W”，即相序正確。檢測機組推力外循環12臺油泵電機電源電壓質量合格，并將機組推力外循環控制柜上“遠方／切除／現地”切換開關切至“現地”位置，依次手動進行12臺油泵電機啟停測試，試驗結果正常，每臺油泵電機工作電流穩定在15.6A，可以投入運行。通過此次技術改造，保證了每臺油泵電機電源的可靠性，保證了12臺油泵電機同時運行（特殊運行方式）時，流過其中一回推力外循環油泵電源電纜的電流小于100A（6臺運行總電流達到93.6A），從而保證動力電纜滿足12臺泵同時運行的要求。提高了推力外循環系統工作的可靠性，從而也提高了機組運行穩定性。

5 總結

（1）要從運行、電氣、機械等各個方面提出整改意見，杜絕此類事件再次發生。運行方面，要強化運行管理，強調安全意識和安全敏感性；機械方面，要對全廠閥門的安全性進行徹底排查，發現缺陷，及時消缺；電氣方面，全廠范圍內機組輔助設備動力電纜及電氣設備參數、定值設定與設備實際運行相匹配，對于不滿足的，要及時整改。（2）電力生產現場的工作人員，不能僅僅是事后整改，更應在平時不斷提高自身業務能力。設備負責人要對自己所轄設備及相關設備有比較深入的了解，設備在各種允許工作條件下運行時的值要滿足設備運行額定值的要求，在日常工作中就要多思考，多計算，多觀察，以求提前消除設備隱患，提高設備工作的可靠性，保證電廠安全穩定運行。