Historian历史数据库在耶瓦水电站事故停机分析中的应用

孙 峰 李 哲 吴云龙

（中水东北勘测设计研究有限责任公司 吉林 长春 130021）

耶瓦水电站位于缅甸中部曼德勒省境内，大坝在依洛瓦底江一级支流下游，安装了4台单机容量197.5 MW的水轮发电机组，总装机容量790MW，是缅甸在建和已建的最大型水电站。2010年2月21日，电站首台机组顺利通过72小时试运行，4台机组全部于2010年12月15日并网发电。

1 四号水轮发电机组事故停机过程

2011年1月23日凌晨，曼德勒东部地区电网潮流波动，引起电网电压异常升高，电压升高传导至正在发电运行的耶瓦水电站四号机组，导致机组闭环冷却水泵软启动器过压保护动作，水泵停止运转，流量开关发出中断报警信号，机组LCU进入机械事故停机控制流程；但由于调速器系统的主配压阀有拒动信号发出，同时机组转速快速升至115%Ne，控制程序随即转入紧急停机流程，从而发生了一次转速上升事故，最大转速上升至133%Ne。

图1 四号机组事故停机分析曲线

耶瓦水轮发电机组的机械事故停机流程顺序是：1）调速器快速关闭；2）当导叶关至空载位置时跳发电机出口断路器；3）逆变灭磁，机组停机。

而机组的紧急停机流程顺序是：1）跳发电机出口断路器；跳灭磁开关；2）调速器快速关闭导叶至全关位置；3）落快速闸门，机组停机。

事故发生后，电站的操作员和中方运行指导人员及时地从Historian数据库中调出了四号机组事故发生阶段的各个相关标记的历史趋势曲线，从“图1四号机组事故停机分析曲线”可以清晰地分辨出各个信号的发生时序：

凌晨2：28：30秒，曼德勒省东部地区电网电压异常波动，使正在发电运行的四号机组出口电压AB Line Voltage Uab从16.26kV突然升高到16.76kV，机组的闭环冷却水泵CWS Pump B1停止运转，闭环备用冷却水泵CWS Pump B2也未能启动，同时闭环冷却水泵故障信号CWS Pump Fault.Alarm发出报警。

在冷却水泵CWS Pump B1停止运行后的十几秒内，装设在闭环冷却水管道内的流量开关CWS F1.3、CWS F2先后报警。

凌晨 2：30：44秒，机组控制PLC在收到流量开关信号（CWS，F2，Alarm）的持续报警后，延时60秒转入机械事故停机流程。机组紧急停机时四号机组负荷为143MW，紧急停机后最大转速上升率为133%Ne。

机组停机后，运行人员立即对机组进行了全面检查，发现以下情况：机组手动控制屏内继电器8ZJ动作；事故配压阀动作；紧急停机电磁阀动作。

2 事故停机原因及异常情况

2.1 停机原因

从图1上的趋势曲线可以清晰看出，当过电压发生时，发电机出口线电压AB Line Voltage Uab明显有尖脉冲波形产生，电压从 16.26kV快速升高到 16.76kV，过电压幅度3.075%。

恰在此时，闭环冷却水泵（CWS，Pump B1）停止了运转，在运行信号（CWS，Pump B1 Run）消失以后，上导冷却水流量开关CWS F2和CWS F1.3先后也发出报警信号 （CWS，F2，Alarm）。

当 CWS，Pump Fault.Alarm 报警信号发出后，机组控制程序正常延时后进入机械事故停机流程。

2.2 异常情况

从图1中的趋势曲线可以清楚发现，在停机过程中存在以下异常现象：

1）由于事故停机过程中主配拒动信号（Main distribution refuse operation）一直存在，当机组转速115%Ne信号发出后，机组常规手动控制屏内8ZJ继电器动作，而8ZJ继电器直接动作于事故配压阀（Emergency distribution Vlave action）和紧急停机电磁阀（Emergency stop action），机组进入紧急停机流程。

2）在电源电压波动幅值较大时，导致闭环冷却水泵B1和闭环备用冷却水泵B2的软启动器故障而停止运转，但是水泵停运后流量中断信号 （CWS，F1.2，Alarm）、（CWS，F5，Alarm）、（CWS，F6，Alarm）并没有发出信号，同时流量中断信号（CWS，F1.3，Alarm）、（CWS，F4，Alarm）、（CWS，F3，Alarm） 动作不灵敏。

如果由于这些闭环冷却水流量信号器的不动作和不灵敏动作而没能及时停机，从而造成油冷却器对润滑油的冷却效果迅速降低，会使油温迅速升高，则非常有可能在极短时间内发生严重烧瓦事故。

综上分析：由于机组转速上升到115%Ne时有主配拒动信号发生，使本来应该先减负荷到“零”功率状态再跳出口断路器的正常机械事故停机流程直接进入了紧急事故停机流程，致使最大转速上升至133%Ne。在此过程中,机组已经受到较高转速的影响,对机组的结构、受力部件、寿命已经造成了一定程度的损害。如果经常发生上述紧急停机过程的话,势必对机组长期安全、稳定、高效运行十分不利。

3 问题的解决和经验总结

3.1 开环冷却水流量中断只宜发信号，不宜瞬时作用于停机，可延时时间长一些作用于停机，以便提醒运行人员及时检查启动或切换水泵；否则，在闭环冷却水泵正常运行而开环冷却水流量瞬时中断时，会产生不必要的非正常停机。

3.2 从数据库的趋势图中可以分析得出，在闭环冷却水泵B1停止运行后，冷却水管各部的流量开关报警信号各不相同，在没有流量的情况下，大部分流量开关未报中断，并有跳变，流量开关不能真实的反映流量，必须更换更加可靠的流量开关。

3.3 主配拒动信号不可靠，致使机组无法进入正确的停机流程。机组本可以先减负荷再与系统解列，但是由于主配压阀拒动信号不可靠，使机械事故直接进入甩负荷停机流程，对电网产生了不必要的过大的冲击，同时致使机组转速上升率过大，影响了机组转动部件的使用寿命。

4 结束语

缅甸耶瓦水电站的四台机组在一年多试运期间，由于各种原因数次事故停机，电站的运行专家及时利用Wonderware Historian历史数据库分析和统计了历次停机事故，及时发现和消除了许多隐患问题和潜在缺陷，给电站的运行管理提供了有力支持，充分发挥了历史数据库在水电站的事故分析和统计作用，为电站的安全稳定运行提供了必不可少的帮助。

［1］水电站机电设计手册[M].水利电力出版社,1982.

［2］DL/T5081-1997 水力发电厂自动化设计技术规范[S].1997.

［3］GB 50062-1992电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S].1992.