水布垭电厂一起开关跳闸事件的分析

孙 伟

（湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000）

水布垭电厂是清江干流三级梯级开发方案的最上一级工程。其地下厂房共安装4台单机460MW的水轮发电机组，总装机容量1840MW，最大水头203m，额定水头170m，年利用小时数2450h，年平均发电量为39.85亿KW.h。

1 事件经过

1.1 事件发生前电厂的运行方式

水布垭电厂主接线如图1所示。事件发生前，电厂2，4号机组并网运行，1，3号机组备用，总有功功率400MW。电厂厂用电是从大电网系统取电(2，3号机组开、停机则通过机端断路器GCB并网或者解列，即图1中的02、03开关)，厂用电系统1012开关带10kVⅠ，Ⅱ段母线，1013开关带10kVⅢ，Ⅳ段母线。

电厂4号机组2008-08-26并网运行，2009-03-29发生跳闸事件。这期间，4号机组共进行了2次小修，时间分别是2008-11-25至2008-12-11和2009-03-11至2009-03-24。

1.2 事件经过

2009-03-29，电厂员工巡检时发现4号机组调速器A套齿盘测速频率波动较大(波动范围：49.82 H z～50.15H z）；汇报当值值长后，值长命运行人员将4号机调速器由A套切至B套。切换前，4号机组调速器A，B，C3套参数均正常。将调速器由A套切至B套的瞬间，4号机组导叶全关，甩负荷280MW；机组PP1逆功率二段保护SOE动作，5004开关跳闸，4号机组解列并停机。

2 事件处理

2.1 事件原因查找

经过检查4号机组所属设备发现，机组安装时调速器比例伺服阀工作电源电缆过细(实际尺寸为0.75mm2，而设计安装要求为2.5mm2)，因而电缆电阻较大，使电缆压降高达3V，结果A，B套自动比例伺服阀(该元件要求22V以上才能正常工作，具有自关闭功能)上的电源电压只有19V，不能正常工作。因此，调速器A，B套间切换或C套切换至A，B套时比例伺服阀发生故障，阀芯处于故障位置，主、配压阀的控制腔接通回油，接力器关闭。

2.2 采取的措施

(1) 将该机组的调速器电调盘输送比例伺服阀的直流电源电压调高至26V；

(2) 临时将4根0.75mm2电缆并接，以加粗调速器电调盘至比例伺服阀的电源电缆，待该机组检修时再将这4根电缆更换为2.5mm2电缆；

(3) 检查其余3台机组，确认其调速器电调盘至比例伺服阀的电源电缆均为2.5mm2，保证自动比例伺服阀的电源均满足正常工作要求；

(4) 检查处理4号机组调速器A套齿盘测速装置，更换齿盘测频模块，恢复A套正常齿盘测速。

3 事件分析

水布垭电厂的调速系统电气控制部分由调速器电气控制柜和油压装置控制柜组成。调速器电气控制柜包括3套冗余调节器：自动通道A、自动通道B和独立电气/手动通道C，由微机PID调节，采用了独立的双微机调节器冗余控制结构，具体如图2所示。

当切换阀位于“自动”(接通电源)位置时，比例伺服阀A工作。自动调节通道工作时，电气/手动装置完全不影响自动调节通道的工作，电气/手动控制器跟踪导叶接力器实际开度，使其导叶开度给定值等于导叶开度实际值，以实现自动调节通道和电气/手动通道的无扰动切换。

当微机调节器A或B之一故障时，可发出故障信号并自动、无扰动地切换到正常机工作，故障机可在线更换模块、检修；如果A,B套均不正常，还有C套通道可自动切换用。本次故障中，由自动通道A切换至自动通道B时，正常时应该是无扰动切换；但因为安装时没采用规定规格的电缆，导致比例伺服阀工作电压过低而发生误动作。

4 事件反思

(1) 在不增加硬件的条件下，电厂调速器系统采用通信和软件构成交叉控制结构，具有较强的容错能力，3套调节器输入信号数据采用举手表决方式进行裁决。调节器A，B，C间通过MB+网，实时交换数据，使输入A，B，C3套通道的外部信号数据实现共享且完全一致。在通讯正常且无故障输出的情况下，3组输入数据在PLC内部采用举手表决方式来裁定取用哪组数据。电厂机组频率测量采用残压测频和齿盘测频结合的方式，以残压测频为主，残压测频故障时才通过举手表决方式采用齿盘测频数据。即，当调速器A套齿盘测速频率波动较大时，参与调速器控制的只是A套的残压测频，A套齿盘测频根本未参与控制过程，因此调速器系统当时没有自动从A套切换至B套。故障发生时，机组正常运行，并非迫切需要切换通道，进行切换决策的必要性值得商榷。

(2) 机组安装后进行接收时未对安装质量严格要求，使用了4根截面积不合格的电缆，造成了一次大机组跳闸停机事故，损失很大，其教训值得总结和吸取。

4号机组于2008-08-26并网试运行。在湖北省电力实验研究院的调速器实验报告中，对水轮机调节系统的动态特性要求为：“自动至手动”切换时引起的导叶接力器行程变化不超过全行程的±0.5%;调速器冗余系统切换时引起的导叶接力器行程变化不超过全行程的±0.3%。4号机组的测试结果均为“合格无扰动”。

4号机组2008-11-25至2008-12-11的小修时，由电厂自动班进行的系统动特性试验中，切换前后调速器无扰动，机组运行平稳，动作正确。

4号机组2009-03-11至2009-03-24的第2次小修中，由电厂自动班进行了调速器A，B，C3套间的切换试验，设备无异动。

可见，截面积低于设计值的电缆的线阻是在长期运行中逐渐加大，并最终导致了这次停机事故。因此，在以后的工作中丝毫不得马虎，要注意细节，检修时要有步骤、有计划地对设备进行全面检查改造，这对于一个新电厂来说尤其重要。

(3) 加强人员培训，多和厂家沟通，提高电厂运行维护人员对设备性能参数的掌握程度。同时，加强内部交流，大力开展技术交底，努力营造学习型电厂。