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某水电厂 2 号机组事故孔板流量计误动原因分析及处理

作者: 来源: 发布时间:2019-11-16 10:42:25

    摘  要:本文以某水电厂 2 号机因事故低油压逻辑不合理导致停机的事件为例,对事故发生原因进行了详细分析,并提出了事故孔板流量计逻辑的优化措施,大大提高了机组安全运行的可靠性,为同类型事故低油压逻辑的电厂技改提供参考。

    1  事故概况
    某水电厂共有六台灯泡贯流式机组,总装机容量为 6×32MW(192MW),多年年平均发电量 9.4 亿 kWh,总库容 3.4 亿 m3,为无调节水库,该水电厂主要以发电为主,兼顾航运、灌溉等效益。

    该水电厂每台机组均配置独立的压力油罐,在调速系统中作为储能器将系统的工作压力稳定在一定范围,吸收油泵启动停止时所产生的压力脉动,在系统出现故障、油泵不能启动的情况下保证系统具有足够的工作容量(压力和油量)关闭导叶实现停机,保证机组安全。为了满足压力油罐内的压力、油位(即油气比例)等控制的要求,压力油罐上安装相应的压力开关、油位开关,为满足自动化控制的需要,还装设压力变送器、液位变送器,自动补气装置等。事件发生前,2 号机通过 1 号主变并入 220kV 系统运行,有功 27MW,无功 0Mvar,导叶开度 84%,桨叶开度 88%,压力油罐压力为 4.95MPa,油位 73mm。

    2018 年 12 月 6 日 15:10,该水电厂所属集控中心调度大厅 4 号监控系统及中央控制室监控系统同时发出 2 号机事故报警信号:“2 号机组 3 号扩展机架 2 号 ~11 号槽模件故障动作”“2 号机压力油罐压力过低”“ 2 号机机械事故停机”“2 号机 02开关分位”“2 号机导叶全关动作”等。集控中心运行值班员通过检查监控系统发现该水电厂 2 号机有功、无功等电气量数据为 0,压力油罐压力、油位显示灰色(品质为坏)。随后通知现场值班人员进行检查确认,发现 2 号机确已启动事故停机流程,集控中心值班人员监视事故停机流程执行正常,并查看事故发生前后的相关数据曲线发现:压力油罐油压由 4.95MPa 突变为 0MPa,压力油罐油位由73mm 突变为 -1185mm,在压力油泵和补气装置投入的情况下,正常运行压力范围在 4.70MPa~5.0MPa之间,油位正常范围在 -330mm~+110mm 之间,具体参见图 1。

 

1.jpg

    15:22,该水电厂 2 号机事故停机流程执行完毕 ,2 号机组可靠停机。

    2  事故原因分析
    经过现场检查压力油罐的压力和油位,发现均与事故前基本一致,无明显变化,即 2 号机压力油罐实际压力并未降低,然而监控系统却显示油压由正常值突变为 0MPa,由此判断此次事件可能是由于 2 号机压力油罐的油压信号传输中断导致的事故孔板流量计误动作。通过事件发生时监控系统出现的“2 号机组 3 号扩展机架 2 号 ~11 号槽模件故障动作”报警信号,对 2 号机组 3 号扩展机架进行现场检查。经查看相关资料及现场实际核对,电厂 2 号机压力油罐的油压信号是通过该故障模件采集的,结合检查结果发现:此次事件发生的原因是2 号机组 3 号扩展机架 2 号 ~11 号槽模件故障,导致送至 PLC 的两个油压模拟量信号通讯中断,在满足事故孔板流量计动作“三取二”条件后启动事故孔板流量计 [1] 动作。

    此次事件是由于油压模拟量信号通讯中断引起的事故孔板流量计误动作事件 [2]。在 PLC 的实际运行中,会对所接入的信号进行周期性的扫描,由于模拟量是一种连续变化的量,当发生通讯中断时,PLC 扫描不到该信号则导致了此次保护误动作事件。而开关量是一种非连续性的信号,它只有 0和 1 两种状态,就此次事件分析,压力油罐的实际压力并未降低,油罐上的压力开关不会有开关量信号发出,此时即使发生通信中断,PLC 也不会收到开关量变位的信号。针对上述分析,若将压力油罐两个模拟量中的其中一个更换为开关量,即“三取二”的启动源为两个油压开关量和一个模拟量,在通信中断时,压力油罐的油压实际未降低,两个压力开关就不会发出变位信号,“三取二”流程不满足,因此不会造成由于通信中断而造成的事故孔板流量计误动作事件。

    事故孔板流量计是为防止机组油系统压力异常降低造成机组失控事故而设置的保护,是水轮发电机组水机部分的一个重要保护。

    该水电厂六台机组的压力油罐油压过低保护均采用“三取二”[3] 流程,即三个启动源中有两个满足即认为条件满足,水机保护动作启动机械事故停机流程。三个启动源分别为压力油罐的两个油压模拟量和一个油压开关量,两个模拟量分别取自压力油罐的两个压力传感器,油压开关量取自压力油罐的压力开关,经过处理将这些非电信号转换为便于传输的电信号通过槽模件送至 PLC。

    而在 PLC 实际运行中,发现油压模拟量易受通信网络中断的影响进而造成保护误动作。当槽模件发生故障后,导致油压模拟量信号消失,从而因保护误动作导致机组启动机械事故停机流程 [4]。

    3 处理措施
    由于模拟量的实时传输性,在通信网络中断时会导致 PLC 无法监测到信号而造成保护误动,而开关量只有在达到设定值时才会开出,不存在通信中断造成保护误动的情况。因此,技改人员对此作出了技术修改,对 6 台机组 PLC 压力油罐油压过低保护的“三取二”流程进行优化,将其三个启动源改为压力油罐的两个油压开关量和一个油压模拟量,将压力油罐的一个压力传感器更换为压力开关 [5],同样是三个启动源两个同时满足压力油罐油压过低的条件,就会启动机组机械事故停机流程。同时修改相应的 PLC 程序、触摸屏和上位机数据库。

    4 结语
   本文针对某水电厂 2 号机事故孔板流量计误动事件进行了原因查找和分析,发现了造成保护误动的原因是由于 2 号机 PLC 机架槽模件故障导致两个油压模拟量信号同时消失造成的,并结合PLC 实际运行中发现的模拟量信号易受通信网络中断影响的特点进行分析,通过将其中一个压力传感器更换为压力开关的流程优化,提高了事故孔板流量计功能的可靠性和安全性,为同行解决此类问题提供了思路和参考 .

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