潘家口蓄能電廠測頻模塊故障處理

李劍鋒

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

潘家口蓄能電廠測頻模塊故障處理

李劍鋒

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

4號機組發電運行工況時，調速器發出報警信號，檢查發現為調速器測頻模塊故障，導致測不到轉速，調速器自動切到“電手動”模式，運行人員申請停機。轉速信號在機組運行中非常重要，轉速信號故障會造成機組高速加閘、機組快速門落下等危害，作者從多個角度進行分析，通過增加測頻模塊等方法來保證機組轉速信號的正常，保證機組正常運行。

4號機組；測頻模塊；轉速信號

1 問題簡介

潘家口蓄能電廠是國網新源控股有限公司直屬直管單位，位于河北唐山最北部，擁有上池3臺共計27萬kW抽水蓄能機組。設備從意大利引進，于1992年開始建廠發電。

2016年6月4號機組發電運行工況時，調速器發出報警信號，檢查發現為調速器測頻模塊故障，導致測不到轉速，調速器自動切到“電手動”模式，運行人員申請停機。停機過程中，運行操作人員監視振擺裝置轉速將轉子頂起裝置啟動，風閘投入，機組正常停機，同時打開快速門連片防止快速門落下。

調速器為2004～2005年意大利ABB公司的產品，改造為TC1703抽水蓄能調速器，由奧地利SAT VA TECH駐中國分公司組裝和調試，由國外公司提供貨源。TC1703抽水蓄能調速器是新一代微機調速器。調速器主要由：主控控制器CP6003；DI6100：開關量輸入模塊（16點×2）；DO6200：開關量輸出模塊（16點×2）；AI6300：模擬量輸入模塊（4點×3）；AO6380：模擬量輸出模塊（4點×4）；TE6420：測頻模塊（4點×1）；SI1010L:信號隔離器等模件組成重要控制部分。

2 工作原理說明

調速器有齒盤測速（兩路測速頭裝設在水車室）和一路殘壓測頻（取自機組PT，5YH）。測速信號接到調速器測頻模塊TE6420上，調速器根據測頻信號輸出8路轉速開關量到機組LCU，進行機組相關邏輯判斷即：①0%機組靜止；②＜15%正常停機加風閘；③＜30%事故停機加風閘；④＜50%開機停轉子頂啟油泵及停機起轉子頂起油泵；⑤＞70%轉速信號正常，開機流程判斷；⑥＞90%勵磁起勵；⑦＞115%；⑧140%。115%+140%機組電氣過速跳閘。

3 存在問題

當調速器測頻發生故障，轉速信號不能開出到LCU時，會造成以下故障：①0%機組靜止不能開出，造成機組不定態；②＜15%正常停機加風閘不能開出，正常停機時風閘不能投入；③＜30%事故停機加風閘不能開出，事故停機時風閘不能投入；④＜50%停機啟轉子頂起油泵不能開出，停機時轉子頂起油泵不能啟動；⑤70%、90%開機過程中用此信號，信號消失會造成機組啟動不成功；⑥110%、140%信號不能開出，機組過速時不能實現電氣過速。

當調速器測頻發生故障也會造成以下轉速信號全部輸出，即：①0%機組靜止；②＜15%正常停機加風閘；③＜30%事故停機加風閘；④＜50%停機啟轉子頂起油泵。會造成開機時高速加閘的情況。

4 問題分析

調速器具有齒盤測速與殘壓測頻兩種測速方式：

（1）齒盤測速使用兩個測速頭，安裝在水車室內，通過測量齒盤的齒數（246齒）傳輸到調速器測頻模塊（見圖1），測頻模塊通過采集方波形式進行速度測量。兩個測速頭互為備用，實現了測速探頭冗余配置，增加可靠性。齒盤測速缺點是存在丟齒現象，測出的轉速有輕微擺動情況。開機并網前以齒盤測速為主，殘壓測頻為輔，當一個測速頭發生故障時，調速器發出報警不會影響測速功能。

圖1 測速頭電氣接線圖

（2）殘壓測頻一路，使用機組側的電壓互感器5YH（測量PT）的A相和B相電壓（AC 100 V，50 Hz），再通過隔離變將AC 100 V、50Hz電氣量變為AC3 V、50Hz輸入到測頻模塊（見圖2），實現轉速測量，缺點為，定子無剩磁，轉子未加勵磁時，不能測出頻率（轉速）。調速器開機并網后以殘壓測速為主，齒盤測速為輔。

調速器有兩路齒盤測速、一路殘壓測頻，3路測速信號，輸入實現了冗余配置，但3路測速信號都輸入到一個測頻模塊上，當測頻模塊故障時，所有測速信號都無法測量并送到CPU進行處理。所有測速信號都不能正常使用，測速信號在機組運行中非常重要，測速信號的消失會造成機組不能啟動、機組運行中跳閘、高速加閘等危險。

圖2 殘壓測頻接線圖

5 問題處理

為避免此類事故再次發生，與廠家聯系再增加一塊測頻模塊與原測頻模塊并聯使用。同時將兩個測速探頭分別接入兩個模塊，殘壓測頻也分別接到兩個測頻模塊上（見圖3）保證機組測速更加可靠。當有任意一個測頻模塊故障時，另一塊測頻模塊都可繼續工作，或一路測頻信號消失調速器會發出報警但不影響轉速信號的輸出。

圖3 增加測頻模塊接線圖

排查和處理問題要舉一反三，將8組轉速信號一一進行分析，高速加閘將能造成設備損壞的危險，為了解決機組運行時高速加閘的情況，在機組LCU中在增加一套測頻裝置，同時輸出30%、15%的轉速開關量與調速器的轉速開關量串聯使用（見圖4），這樣當任意一路測頻元器件或測頻模塊故障時，都會保證有備用通道可以使用。

其他轉速信號只能造成機組不能啟動或機組跳閘等。若將所有轉速信號都與監控轉速信號并聯使用，又會增加故障點，不利于機組穩定運行，綜合考慮只將加閘的兩個轉速信號進行了處理。

圖4 增加一套測頻裝置

6 結束語

本文對問題發現到問題解決進行了詳細地分析研究，對調速器測頻信號進行改造，同時在機組LCU上增加了一套測頻裝置，確保機組能夠安全穩定運行。頻率是電網的重要參數之一，調速器是控制機組頻率、保證系統頻率在正常范圍的主要設備，同時準確的測量頻率是調速系統保證正常運行和一次調頻重要的數據。希望通過本文給存在相似問題的水電廠提供一個解決頻率測量問題的方向。

[1]DIN4321水輪機調速器技術規程[Z].

[2]DL-T 792-2001水輪機調速器及油壓裝置運行規程[S].

TV736

B

1672-5387（2017）12-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.006

2017-11-01

李劍鋒（1978-），男，助理工程師，從事水輪發電機組調速器檢修工作。