水電廠一起齒盤測頻故障案例處理分析

王威威

（掛治水電廠，貴州 錦屏 556700）

水電廠一起齒盤測頻故障案例處理分析

王威威

（掛治水電廠，貴州 錦屏 556700）

以水電廠一起齒盤測速故障及殘壓測頻故障導致的開機不成功事件，分析其發生的原因及暴露的問題，提出整改的措施，為同類事件提供參考。

調速器；測頻；齒盤；殘壓；故障；原因；防范

0 引言

電力系統負荷的不斷變化將導致系統頻率的波動，為適應電力系統負荷的變動，必須不斷的調節水輪發電機組的有功功率輸出，維持機組的轉速（頻率）在規定范圍內，這就是水輪機調節的基本任務。因此，水輪機的頻率測速也至關重要，但掛治電廠某日就發生一起因機組齒盤測速和殘壓測速故障導致的開機不成功事件。本文就該次事件的過程及原因進行分析，提出整改措施，避免類似事件的發生，為同類電廠提供參考依據。

1 電廠基本概述

掛治水電廠位于沅水干流上游河段清水江的中下游，壩址位于貴州省錦屏縣境內，屬于低水頭河床式電站，具有日調節性能。電站正常蓄水位322m，調節庫容710萬m3，安裝3臺50MW的軸流轉槳式水輪發電機組；年平均發電量為4.021億kW·h，年利用小時數2681h，保證出力42.5MW，以一回220kV出線接入湖南電網。

掛治電廠機組測頻方式有非接觸式接近開關的齒盤測頻和采用發電機機端電壓互感器采集的殘壓測頻兩種方式，兩種測速信號可單獨或同時工作，默認齒盤測速信號為主用測速信號，PT信號作為備用信號；當齒盤測速信號故障時，自動切換至殘壓PT測速方式。正常情況下第一開機過程中使用齒盤測頻功能，第二開機過程中使用殘壓測頻功能。但自該廠投產以來，開機至空轉過程中由于機組殘壓較低，達不到殘壓測頻模塊的閥值，導致殘壓測頻不穩定，調速器頻繁報故障，接力器頻繁調節導葉開度。當殘壓測頻故障和齒盤測頻故障同時發生在第二開機過程中時，將直接導致機組停機，存在極大的安全隱患，嚴重影響調速器系統穩定運行。

2 事件發生及處理經過

某日，#1機組維護消缺后需要開機空載調試，但在開機至空載過程中#1機組轉速上升至25%Ne（額定轉速，下同）后不再上升，導葉全關，轉速開始下降，按照電廠停機流程，機組轉速小于20%Ne時風閘會自動投入，但在機組轉速小于20%Ne時風閘未自動投入。

運行值班人員查看報警信息時發現#1機沒有停機令而導葉全關導致機組轉速下降，遂立即下達停機令后#1機組走正常停機流程，風閘投入，轉速下降。該廠立即組織監控專業、調速器、機械專業人員各對監控系統、調速器電氣部分及機械部分等各部位進行檢查、分析。值班人員查看報警及電廠非停點統計分析得知，殘壓測頻故障和齒盤測速故障同時存在，會導致調速器停機、開機不成功。監控系統無停機令導致鎖錠未投、轉速下降至20Ne%未投風閘，直至停機令下達后鎖錠、風閘投入，機組走正常停機流程。

經分析調速器故障系齒盤測速模塊故障導致，利用機組停機間隙對#1機調速器齒盤測頻模塊進行更換后故障消除。現場對調速器機械部分、電氣部分及轉速接近開關等部位進行檢查無異常后開#1機組至空載運行正常。

3 設備故障判斷與分析

事件發生后，該廠迅速組織人員從機械、監控系統、調速器等各專業分析故障原因：

3.1 機械專業排查

（1）機組在開機過程中轉速繼電器20%Ne接點先動作后復歸，導葉全關信號先復歸后動作，表明機組開機過程中轉速到過20%Ne，導葉及接力器啟閉正常，故可排除接力器及主配卡塞等機械故障情況；

（2）因為機組在開機過程中轉速未到100%Ne時，比例伺服閥會一直向開機方向開啟，所以可排除比例伺服閥發卡故障。

3.2 監控專業排查

從報警信息查得監控系統并無#1機組停機令，也無其他事故信號、異常開出命令。當班值長下達停機令，機組按正常停機流程停機，說明監控系統并無其他異常。

3.3 調速器專業排查

（1）在調速器機調柜測量比例伺服閥電源正常，檢查相關端子接線及接頭無松動、連接正常，排除比例伺服閥失電導致機組停機的情況；（2）查看監控系統報警發現有調速器齒盤測頻和殘壓測頻故障，初步判斷為開機過程中殘壓測頻及齒盤測頻同時故障，調速器無法測量機組轉速，立即轉入停機過程（關閉導葉，但監控系統無停機令）；（3）現場對齒盤測頻回路進行了檢查，相關接線及插拔無松動，實際模擬齒盤測頻采集過程正常，所以事件過程中齒盤測頻為瞬時故障。

經過上述排查最終確定為齒盤測頻模塊老化導致偶爾報齒盤測頻故障，同時殘壓測頻故障未復歸最終導致調速器停機而引起開機不成功。

4 暴露的問題及防范措施

4.1 暴露的問題

（1）專業人員缺陷處理不到位、責任心不強。齒盤測頻故障在1 月12日首次出現14分鐘后才復歸，現場檢查無異常；其后1月13日、1月14日又先后兩次出現齒盤測頻故障，專業人員僅僅對齒盤測頻回路的接線及插拔進行了緊固，沒有采取進一步的分析及處理措施。

（2）專業人員對全廠“非停點、拒動點”分析統計表不夠熟悉，未對齒盤測頻故障引起的危害引起重視，且沒有充分運用電廠“非停點”統計表解決實際問題。電廠“非停點”統計表已分析出殘壓測頻故障和齒盤測速故障同時存在時將導致開機不成功，但齒盤測頻故障前3次出現均在機組并網后，而我廠調速器在機組并網后采用開度模式，并沒有采用頻率模式，因此機組并網后該故障并不影響機組運行，導致維護專業人員放松了警惕，忽略了開機過程中出現會引發嚴重后果。

（3）調速器齒盤測頻模塊從投產到現在已運行近多年，已接近電子產品使用壽命年限，專業人員對調速器設備老化趨勢分析不到位，未及時根據設備老化趨勢提前更換相關備品。

（4）專業人員在日常工作中存在畏難心理，機組殘壓測頻故障頻發早已列入QC攻關項目，但相關專業人員沒有認真研究故障原因，覺得該故障無法處理，加上機組還有齒盤測頻可用，便得過且過，缺乏攻堅克難的鉆研精神。

（5）運行值班人員專業技能不夠熟練，對“非停點”統計掌握程度不夠，對設備缺陷發生后未能引起重視，督促維護人員及時消除設備缺陷。

4.2 整改及防范措施

（1）加強設備缺陷管理工作，嚴格落實設備管理責任制。專業人員對自身管轄設備缺陷要及時處理；針對難處理的、重復出現的缺陷，召開設備分析會，仔細研討設備故障原因及處理辦法，制定相關防范措施。

（2）加強設備老化趨勢分析。尤其是對接近使用壽命年限的模塊、電路板等元器件提前進行更換，并建立更換臺賬，實時跟蹤設備老化趨勢。

（3）完善機組調速器運行程序。1）當調速器A套采集不到機組頻率時，調用調速器B套采集的機組頻率，確保機組在開機過程中能有兩路頻率采集；2）將齒盤測頻故障及殘壓測頻故障同時發生后延時2s再開出，防止第二開機過程中齒盤測頻及殘壓測頻發生瞬時故障導致的停機，提高了機組運行的可靠性；3）提高殘壓測頻測量電壓值。殘壓測頻電壓采集于機端PT二次側的相電壓，而我廠機端PT采用Y型接線，線電壓為√3倍相電壓，故可通過將機端PT二次側所取相電壓改為線電壓來提高殘壓測頻所采集的電壓，從而使殘壓達到殘壓測頻模塊的閥值，盡可能消除殘壓測頻故障缺陷；4）由于第二開機過程中殘壓測頻不穩定，接力器頻繁調節導葉開度，故可將第二開機度也采用齒盤測頻，這樣就避免了接力器頻繁調節導葉開度。

（4）舉一反三，防范未然，避免類似事件發生。如果殘壓測頻故障存在，同時齒盤測速探頭A/B套故障、調速器PLC故障、轉速繼電器故障機組無法轉至空轉態、比例伺服閥驅動信號消失等等都將導致開機不成功。因此需加強電廠“非停點、拒動點”統計表的運用、培訓工作，對統計表中的設備元器件進一步徹查隱患和缺陷；專業人員要做到對“非停點、拒動點”統計表中的關鍵設備元器件工作狀態心中有數，確保不影響機組安全穩定運行；定期對生產運行值班人員及維護專業人員的培訓工作，加強對“非停點、拒動點”統計表的培訓及學習。

5 結束語

本文僅以調速器齒盤測頻故障分析機組開機不成功的原因及防范措施，為水電廠同類事故提供參考依據。但水電廠開機不成功原因有很多，如監控系統開機流程任意一點未動作都會導致開機流程無法繼續走下去等，因此，在日常工作中就必須對這些“非停點、拒動點”進行統計、培訓，并進行深入分析，確保水電廠機組開的出、穩得住、停得下，滿足電力系統安全穩定運行需求。

［1］魏守平.水輪機調節（M）.武漢：華中科技大學出版社，2009.

［2］.ZCP系列轉速信號裝置產品用戶手冊（Z）.武漢事達電氣股份有限公司，2006.

［3］杜學云.水電廠一起直流系統接地故障的處理分析［J］.工業技術，2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.157

王威威（1986-），男，湖北孝感人，助理工程師，主要從事水電廠發電運行值班工作。