水電站保護通信設備的缺陷分析和管理建議

李 波，張 偉，王文松，金文俊

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051)

0 引言

某大型水電站6臺機組,總裝機容量360萬kW，平均年發電量166.2億kWh。該水電站保護專業所轄設備包括：通信系統、500 kV GIS、GIL匯控柜、故障信息子站、PMU、行波測距、安控、廠內廠外10 kV及400 V控制系統、主變冷卻控制系統、故障錄波、GCB控制系統、發變組保護、500 kV元件保護及廠用電保護。建設期間，共發現缺陷130條；投產初期，共處理缺陷73條。通過對建設期間、投產初期的缺陷統計，分析不安全事件的類型、數量分布、所占百分比，從而明確了管理的重點，提出了保護通信設備的管理建議。

1 建設期間的缺陷統計

按照設計缺陷、安裝缺陷、設備缺陷3類情況，統計建設期間(2013.04—2014.07)該水電站6臺機組的缺陷故障，其總體情況如表1所示，各類缺陷具體情況如表2～4所示。

2 建設期間缺陷分析

2.1 設計缺陷

(1)設計圖紙與現場不符，主要體現在設計與設備廠家出廠接線不一致，造成內外回路不能一一對應，如設計院定義的非電量保護柜中的出口回路與保護廠家的定義不符，造成出口邏輯混亂。建設期間的設計缺陷是一種固有缺陷。

表1 缺陷總體情況

表2 設計缺陷

表3 安裝缺陷

表4 設備缺陷

(2)設計功能不滿足現場需要，且設計圖紙與現場不符。例如：發電機出口電壓互感器“手車工作位置”、“手車試驗位置”的三相常開位置接點并聯后送監控，當任何一個手車至工作位置時，監控將誤認為三相手車位置在工作位置。

(3)筆誤主要體現在回路號、電纜號書寫錯誤，短接線錯位，遠端設備混淆，備用芯數量錯誤等。

(4)反措錯誤主要體現在CT、PT在匯控柜(端子箱)和保護裝置處重復接地等。

2.2 安裝缺陷

(1)未按設計施工主要體現為重復敷設電纜、多余電纜未抽出、設計修改執行不到位等。存在私自并接、接地缺失、接線端子錯位、隨意接線等現象。

(2)安裝質量缺陷主要體現為號頭缺失、電纜號牌缺失、備用芯裸露、設備外觀破損等方面。存在水晶頭制作工藝差、電纜接線工藝差等現象。

(3)試驗項目缺陷主要體現在試驗項目遺漏，如閘壩進水口備自投邏輯試驗、開關分合試驗、監控信號核對、10 kV電度表與監控通信調試等。

2.3 設備缺陷

(1)設備性能差主要體現為設備功能不滿足現場需要、設備功能不能實現、設備性能不可靠等方面，如攔河閘壩配電室400 V聯絡開關柜備自投裝置動作后，其信號無法復歸等。

(2)元件損壞主要體現為盤柜變形、設備按鍵失效、插件損壞、附屬元件損壞等方面，如乒乓式轉子接地保護2-31R2電阻損壞等。

3 投產初期的缺陷統計

按照設備缺陷、安裝缺陷、運行工況3類情況，統計投產初期(2013.08—2014.10)的缺陷，并將缺陷按照系統分類，具體分布情況如表5～6所示。

表5 缺陷總體情況

4 投產初期的缺陷分析

4.1 缺陷總體情況

從表5可以看出，設計缺陷已在建設期間得以解決，投產初期主要是設備本身故障、元件損壞等設備缺陷，其次是端子松動的安裝缺陷，以及因運行工況影響產生的新缺陷。

表6 系統缺陷

4.2 系統缺陷

從表6可以看出，缺陷主要集中在主變冷卻器、發變組保護、廠用電這3類系統上，且缺陷主要表現為附屬元件的損壞、異常等，具體體現如下：

(1)主變冷卻系統缺陷主要有：油壓力表計損壞、水壓力表計損壞、表計滲油等設備缺陷，以及端子松動等安裝缺陷；

(2)發變組系統缺陷主要體現為附屬設備的元件損壞，如電壓繼電器、轉子接地保護大功率電阻、溫濕度控制器、瓦斯繼電器、微機消諧裝置的元件，以及端子松動的安裝缺陷；

(3)廠用電系統缺陷主要有：溫濕度控制器保險損壞、微機消諧裝置損壞、智能電表故障、溫控箱溫度跳變等設備缺陷，以及端子松動等安裝缺陷;

(4)其他設備缺陷主要體現為故障錄波漏接線、端子松動，500 kV母線保護端子松動，蓄電池接觸器損壞，衛星通信基帶單元裝置死機等。

5 投產初期的不安全事件

投產初期(2013.08—2014.10)的不安全事件如表7所示。

5.1 發電機定子一點接地故障

6號發電機IPB B相主變低壓側PT柜上方，第1組支柱絕緣子中某支絕緣子存在質量缺陷，運行中發生接地故障時，發“定子一點接地”信號。接地電流使絕緣子彈力塊表面過熱碳化，同時彈力塊與絕緣子間隙內的空氣高溫膨脹，造成絕緣子爆裂并脫落，彈力塊及絕緣子碎片掉落后，母線與地之間絕緣恢復，使系統恢復正常運行。

5.2 保護A套失靈保護出口跳閘

5號發電機保護A屏內1QD∶5、1QD∶18端子外接芯線電纜遠端被浸泡在防火涂料中，導致芯線間發生非金屬性短路；同時由于5號發電機保護A屏與5B高壓側T區保護屏之間的啟動失靈保護信號電纜接線錯誤，向5號發電機保護A屏內誤發啟動失靈保護信號，5號發電機負荷電流值超過失靈保護啟動定期；上述2個條件同時滿足，導致5號發電機失靈保護動作出口跳閘。

6 保護通信設備管理建議

6.1 嚴格把關設計質量

通過統計建設期間的缺陷類型，發現設計缺陷比重較大。根據投產初期的缺陷及不安全事件統計，未發生因設計原因造成的設備缺陷和不安全事件；因為一些設計錯誤可在安裝期間通過細致的核查、試驗加以消除。但是，嚴格把關設計質量，是設備安裝調試的基礎，可提高圖紙的準確性，大大提高安裝的效率。因此，審查設計圖紙必須結合現場設備內部接線，結合反事故措施，保證設計與廠家設備功能、接線的一致性，提高設備的可靠性。同時，還必須考慮現場實際，增加必要的監視回路、邏輯改進等，保證電纜號頭、號牌、設備名稱的準確性。

6.2 嚴格監管安裝質量

在建設期間存在的未按照設計施工、安裝質量缺陷、試驗項目遺漏等問題，在機組投產發電后，只有通過專項工作、設備的定期維護、設備的集中檢修逐一排查解決。因此，設備的首次檢修顯得尤為重要，不能按照普通小修項目執行，而是要按照全部檢驗的項目執行，對設備的性能、回路、接線進行全部檢查。

安裝質量問題監管必須參照設計圖紙、行業標準、技術反措、工藝要求等執行，保證圖紙與現場接線的一致性、工藝的規范性、試驗項目的正確性和完整性。設備投運前，對設備進行全部檢驗和聯動試驗是檢驗設備和回路的有效方法。從投產初期的缺陷統計可以看出，端子松動較多，因此投運前對設備所屬回路端子進行全面緊固尤為重要。從失靈保護動作不安全事件可以看出，試驗項目必須完整、正確；安裝期間做好對線、聯動試驗，保證每項試驗完整和正確，以避免此類事件的再次發生。

6.3 全面掌控設備缺陷

設備質量缺陷是由于設備自身性能，運輸過程，儲存、運行環境造成的。從缺陷統計可以看出，主設備及保護裝置的可靠性較高，其附屬設備，例如絕緣子、電壓繼電器、電阻、溫濕度控制器等，是缺陷的主要部分。因此，通過安裝期間的試驗、運行后的定期檢驗、預防性試驗，提早發現設備缺陷是關鍵，備品齊全是保證。

7 結束語

通過上述分析可知，設計圖紙審查是基礎、安裝質量監管是關鍵、設備質量是保障，設備投產后將不斷暴露設計、安裝、設備的缺陷，必須通過專項工作、定期檢驗、機組小修等手段主動發現隱患，同時做好設備的缺陷統計和分析，保證設備的可靠運行。