水輪發電機停機失敗的處理與防范

藍波衛

(廣東粵電青溪發電有限責任公司，廣東 大埔 514299)

水輪發電機停機失敗的處理與防范

藍波衛

(廣東粵電青溪發電有限責任公司，廣東 大埔 514299)

某公司1號發電機在一次自動停機過程中發生了停機失敗故障，從二次控制回路和監控系統流程等方面分析、判斷故障原因，找到了故障的根源及隱患并快速消除了故障，提出了相應的防范措施，以保障機組的安全穩定運行。

水輪發電機；接力器鎖錠；停機失敗；壓力開關

0 引言

某公司低水頭徑流式水電站裝機容量為4×36 MW，以發電為主、防洪為輔，水庫特性為日調節；采用“兩機一變”擴大單元接線，通過220 kV青雁線路輸送電能至廣東電網。

該電站計算機監控系統采用NARI NC2000和NARI SJ500現地控制單元(機組LCU)；機組在停機后監控系統自動投入接力器鎖錠，保證接力器和上游水壓無法打開導葉沖轉水輪發電機，以防止危險事故的發生。該電站雖然總裝機容量不大，卻在粵東電網擔負調峰、調頻任務，并作為“黑啟動”電廠。

1 故障簡述

2014-12-03T22:00，廣東省電網中調下令停該電站1號發電機，運行值班員通過監控系統發出1號機組停機令后，機組自動減有功、無功負荷接近0，出口開關801自動分閘；轉速下降至額定功率20 %后，制動器自動投入、退出正常；1 min后，監控系統報警顯示“1號機組停機失敗”，監控系統電氣運行監視畫面顯示“801開關分閘、導葉開度為0、接力器鎖錠未投入”。運行值班員立即到發電機層1號機組LCU柜現場復歸“停機失敗”信號，然后檢查機組轉速為0、制動器已復歸、調速器導葉開度為0，通過監控系統投入接力器鎖錠正常，到水輪機層檢查空氣圍帶已投入、主軸密封水已退出。

2 初步原因分析

根據監控系統發停機令后，機組能自動減負荷為0，自動跳出口開關801，自動投入制動器，說明機組LCU停機流程工作正常。從監控系統運行畫面顯示“接力器鎖錠未投入”內容分析，初步認為故障原因可能有下列幾個：

(1) 機組LCU未輸出指令投鎖錠；

(2) 鎖錠控制回路、管路故障；

(3) 機組LCU柜操作電源不正常；

(4) 其他二次控制回路有故障。

3 故障原因排查

針對以上初步原因分析，電氣二次維護人員到現場分別檢查接力器鎖錠及其控制回路、LCU控制流程和其他二次控制回路。

(1) 用萬用表測量機組LCU柜直流220 V操作電源正常，端子接線良好無松動，說明故障原因并非機組LCU柜操作電源不正常。

(2) 用萬用表、兆歐表分別測量鎖錠控制電磁閥線圈直流電阻及絕緣電阻，結果正常；線圈接線無松脫，線圈插座接觸良好。檢查接力器鎖錠裝置無機械卡阻；接力器控制管路、閥門、油路、壓力均正常，可以排除鎖錠控制回路、管路故障。

(3) 在機組LCU柜的觸摸屏上調出開停機流程，對每條流程逐一檢查核對，均沒有發現異常；值班員通過監控系統停機自動減負荷，制動器自動投入退出正常，復歸“停機失敗”后再次投入接力器鎖錠正常，說明LCU控制流程正常。

(4) 經過以上分析排查，認為其他二次控制回路有故障(沒有反饋信號進入監控系統)，致使流程中斷、停機失敗。維護人員通過對鎖錠控制流程、常規控制回路和LCU停機流程(停機令→機組減負荷至0→跳出口開關→調速器關導葉至0→轉速不大于20 %→投入制動器→轉速為0復歸制動器→退出冷卻水→投入空氣圍帶→退出主軸密封水→投入接力器鎖錠→停機完成)逐步分析檢查，認為主軸密封水對流程影響最大。

檢查主軸密封水電磁閥自動投入、退出均正常，管路的壓力表、壓力變送器均正常，但是壓力開關(型號Clake MC-T11)是密封型的，不能直接看出微動開關接點是否正常。壓力開關外殼有結露，接線口塑料密封損壞；拆開壓力開關發現微動開關接點和接線端子有銹蝕，測量微動接點已斷路。這說明主軸密封水壓力開關已損壞，使“退出主軸密封水”信號沒有反饋進入LCU停機流程，致使機組停機失敗。更換壓力開關后，機組自動停機正常。

4 故障處理

壓力開關是較為關鍵的輔助設備，是一種壓力控制裝置，水輪發電機組的各種壓力狀態(如水壓、油壓過高或過低)均要通過其微動開關接點反饋到二次回路和計算機監控系統，使二次控制回路和監控系統自動執行機組的啟停機和事故停機流程。由于主軸密封水壓力開關裝在水輪機層直接與主軸密封相連的管道上，環境比較潮濕，特別在雨季時節，壓力開關鐵皮外殼會結露，再加上接線口塑料密封不嚴和平時積附的灰塵，使壓力開關接點卡阻接觸不良或銹蝕損壞。

針對此類故障，對其他3臺機組進行檢查，并采取以下方法進行處理。

(1) 重新裝好接線口塑料密封，防止內部受潮和灰塵進入。

(2) 對壓力開關的接線端子和微動開關接點進行檢查，發現接點卡阻或銹蝕等故障時，立即更換。

(3) 檢查感壓元件是否銹蝕、變形或損壞，微動開關動作是否靈活可靠。

(4) 調整壓力開關上的整定值，使其動作壓力準確。

(5) 雨季經常清理擦拭壓力開關外殼，防止結露受潮。

經過上述方法處理后，壓力開關動作準確、可靠，接點接觸良好。

5 防范措施

(1) 加強設備維護管理和運行管理，落實各項管理制度，強化員工工作責任心。

(2) 加強練兵，充分做好設備事故預想，不斷提高維護和運行人員的專業素質和業務技能。

(3) 設備出現異常時，首先要判斷、檢查哪些設備運行正常，異常設備與正常設備的關聯性，再對異常情況認真分析和慎重處理。

(4) 封堵壓力開關、壓力變送器等二次設備的接線密封口小孔，阻止灰塵、潮氣進入。

(5) 由于水輪機層環境比較潮濕，進行設備巡檢和定期維護時，檢查壓力開關外殼是否完整，并用干燥棉布擦拭結露的外殼，清除積塵、積水。

(6) 機組大小修時，按照作業指導書校驗二次設備，嚴格檢查開關刻度、緊固件、調節件、微動開關和機械觸點是否完好。

(7) 由于壓力開關只有在機組大小修時才拆下校驗，檢驗間隔較長，應選用有質量保證的滿足國標、國際標準要求的產品。

(8) 班組和物資管理部門應加強對設備備品、備件的管理，保證設備損壞后有備件進行更換。

(9) 采用質量更好、功能更完善的壓力開關產品(例如有玻璃觀察窗的可以看到內部微動開關接點的)，減少設備故障。

6 結束語

此次監控畫面顯示故障發信是停機失敗、接力器鎖錠未投入，實際故障是相鄰的主軸密封水二次控制回路。按上述方法處理故障和執行防范措施之后，機組在各種負荷工況下停機，未再出現過此類故障，證明該方法和措施是有效的。

隨著機組自動化程度的提高，對電氣維護人員提出了更高的要求。在日常工作中，要做到勤學習、勤檢查、多分析，并根據不同情況、不同環境、不同問題采取有針對性的方法進行處理，以理論結合實際的方法來分析問題、處理問題，及早排除設備隱患，把故障消滅在萌芽狀態，避免故障或事故的發生和擴大，確保發電機組安全、穩定運行。

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2016-12-03；

2017-04-02。

藍波衛(1973—)，男，工程師，主要從事水電廠綜合自動化、電力安全技術管理工作，email：lbwhlh@163.com。