斷水保護差壓開關取樣管改造

石蘭+++呂吉明

摘 要：華能瑞金電廠斷水保護差壓開關取樣管存在設計問題，三個相互冗余的差壓開關取樣管布置冗余不徹底，不符合保護的獨立性原則，不利于機組安全、穩定運行，故對其進行了分析、完善、改造。通過解決了問題，提高了保護回路的可靠性。

關鍵詞：斷水保護；保護的獨立性；改造

1 華能瑞金電廠冷卻水系統簡介

華能瑞金電廠兩臺350MW火力發電機組，均采用的是水——氫——氫冷卻系統，即發電機的轉子、定子鐵芯均為氫氣冷卻，發電機的定子線圈和引出線采用水冷卻。定子冷卻水必須具有很高的工作可靠性，能確保長期穩定運行。我廠的定子冷卻水系統中配有2臺定冷水泵，正常運行時一運一備。為防止發生定子冷卻水斷水而損傷發電機，設置了斷水保護系統。水冷式發電機的斷水保護系統是發電機安全、經濟運行的重要保護之一。我廠發電機在斷水情況下的保護設置方式是：考慮讓發電機在定子線圈冷卻水突然中斷后暫時繼續運行一個較短的時間（28秒），以便通過啟動備用泵等措施來恢復供水，如在設定的時間內發電機的水系統不能恢復供水，發電機將立即解列跳閘停機。

2 問題的提出

2013年6月28日珞璜電廠#5機組發生了定子冷卻水流量極低信號誤發導致機組跳閘的非停事故。事故發生的主要原因就是該機組斷水保護的3個差壓開關及1個流量低報警的差壓開關取樣管設置不當，四個差壓開關共用一組取樣母管。由于停機檢修后未進行取樣管的沖洗檢查，導致定子冷卻水取樣管路正壓側堵塞，同時流量低開關正壓側接頭存在滲漏，造成四個差壓開關測得差壓值達到保護動作值，而發生斷水保護機組誤停機事故的發生。我廠的斷水保護系統是否存在同樣的問題呢？珞璜電廠的非停事故引起了對我廠斷水保護系統的檢查。

3 存在的問題

我廠斷水保護設置的是就地取樣裝置處設置三個差壓開關。三個差壓開關的保護定值都設置為22T/H，對應的壓力值為18kpa。三個差壓開關均采用的是常開接點，當流過差壓開關的流量低于動作值時閉合動作，發出保護信號，進行跳閘保護。我廠斷水保護邏輯組態設置的是三個斷水保護壓控開關互為冗余，三個信號進行三取二后延時28S發信號至電氣進行斷水保護跳閘。問題的關鍵在于，我廠斷水保護就地壓控開關的取樣問題，如圖1所示。三個差壓開關高低壓側取樣均由一組取樣管分別從定子線圈進水信號管和定子線圈出水信號管引出，先送至差壓開關1，然后通過一組三通閥送至差壓開關2，再由差壓開關2通過一組三通閥送至差壓開關3。這相當于三個壓控開關并聯于一組取樣管上。系統裝設三個保護定值相同的壓控開關的目的有二：一是為了防止單個壓控開關由于測量故障、設備故障、采樣異常等原因造成的保護誤動；二是為了防止單個壓控開關由于測量故障、設備故障、采樣異常等原因造成的單個壓控開關拒動。冗余設計的目的顯而易見，而實際取樣管的布置能否達到設計的要求，起到保護的作用呢？根據當前的壓控開關取樣管的布置情況來看，這種取樣方式存在嚴重的安全隱患，無法達到冗余保護的目的。

下面我從兩種可能發生的異常情況進行安全隱患闡述。

3.1 堵塞問題

由于現場定子線圈進水、出水信號管是采用Φ20的管子，而差壓開關取樣管采用的是Φ10的管子，管徑由粗變細，如果冷卻水內含有雜質，就很容易發生取樣管阻塞的問題。經分析，取樣管堵塞將發生如下幾種設備拒動的情況：

（1）三壓控開關拒動。如果一組三通閥前發生阻塞，這樣三個差壓開關均不能正確測量實際流量信號，如果實際流量低于動作值，三個差壓開關此時由于堵塞均無法正常動作，引起三個壓控開關拒動，斷水保護不能正常動作。

（2）兩壓控開關拒動。如果兩組三通閥之間發生阻塞，這樣差壓開關1可以正常動作，另外兩個差壓開關無法正常動作，這時如果實際流量低于差壓開關動作值，只有差壓開關1會發生動作。結合邏輯組態可知，只有一個差壓開關動作的話，實際是不會發出發電機斷水保護信號的，這樣就會發生兩個壓控開關拒動的情況。

3.2 滲漏問題

由于取樣管連接直接采用普通的不銹鋼接頭進行緊固，現場環境存在很大的振動，時間長了可能使緊固的接頭發生松動，就會發生接頭滲漏的問題。容易引起差壓開關的誤動作，導致機組跳機，經分析主要存在以下幾種情況：實際取樣管從定子冷卻線圈至第一組三通閥間還有一組接頭相連，如果這組接頭正壓側接頭存在滲漏甚至損壞現象，滲漏嚴重將會使差壓降低而使差壓開關發流量低誤報信號，造成誤停機。若負壓側接頭滲漏則，如果實際差壓降低，差壓開關無法實際檢測而拒動，從而損壞發電機。如果第一組三通閥正壓側接頭發生滲漏甚至損壞情況，也將使三個差壓開關一同發誤報警信號，使機組誤停機。若負壓側接頭滲漏，則發生設備拒動，損壞發電機。如果第二組三通閥正壓側接頭發生滲漏甚至損壞情況，則可能出現差壓開關1正常，差壓開關2、3發誤報警信號，同樣使機組發生發電機斷水保護而停機。若負壓側接頭滲漏，結果類同。

4 改造策略

根據《防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義》中提到的關于防止熱工保護失靈的相關規定：所有重要的主、輔機保護都應采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則[1]。我廠根據熱工保護獨立性的原則對斷水保護的取樣部分進行了改造。改造后的取樣裝置部分如圖2所示：三個差壓開關均直接從定子線圈進水信號管和定子線圈出水信號管取信號出來，開關間相互并聯，彼此獨立大大減小了故障率。

5 改造前后對比

改造后的方案相比原設計存在如下優點：三個差壓開關相互獨立取樣，發生取樣管因為阻塞而使差壓開關拒動的幾率降低為原來的三分之一。三個差壓開關相互獨立取樣，雖然從定子線圈進水、出水信號管至差壓開關處的接頭依然存在，但是只有2組接頭同時發生滲漏甚至損壞才能發生機組誤跳的情況出現，因此由于接頭故障而導致誤跳機的幾率大大降低。

6 結束語

本此改造，嚴格按照熱工保護的獨立性原則進行，有利于整個保護系統的正常工作，提高了保護的可靠性，保證機組安全、穩定運行。此類問題曾在其他電廠出現過，同時造成了機組的非正常停運。我們針對我廠的情況對斷水保護回路進行改造，消除了安全隱患。對于重要保護回路，為了保證保護動作的可靠性，常常設計重要保護信號的冗余三取二，應當注意防止有同類問題的存在。不同電廠在一些重要保護信號的取樣問題上可以舉一反三，自查自己廠的設備，排除問題，提高可靠性，同時，該取樣問題不能僅僅局限在開關量的取樣上，一些重要模擬量信號比如參與調節的溫度、流量信號的取樣也應當引起重視。

參考文獻

[1]國家安全【2014】161號.防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義[M].中國電力出版社，105.