水电厂一起齿盘测频故障案例处理分析

王威威

（挂治水电厂，贵州 锦屏 556700）

水电厂一起齿盘测频故障案例处理分析

王威威

（挂治水电厂，贵州 锦屏 556700）

以水电厂一起齿盘测速故障及残压测频故障导致的开机不成功事件，分析其发生的原因及暴露的问题，提出整改的措施，为同类事件提供参考。

调速器；测频；齿盘；残压；故障；原因；防范

0 引言

电力系统负荷的不断变化将导致系统频率的波动，为适应电力系统负荷的变动，必须不断的调节水轮发电机组的有功功率输出，维持机组的转速（频率）在规定范围内，这就是水轮机调节的基本任务。因此，水轮机的频率测速也至关重要，但挂治电厂某日就发生一起因机组齿盘测速和残压测速故障导致的开机不成功事件。本文就该次事件的过程及原因进行分析，提出整改措施，避免类似事件的发生，为同类电厂提供参考依据。

1 电厂基本概述

挂治水电厂位于沅水干流上游河段清水江的中下游，坝址位于贵州省锦屏县境内，属于低水头河床式电站，具有日调节性能。电站正常蓄水位322m，调节库容710万m3，安装3台50MW的轴流转桨式水轮发电机组；年平均发电量为4.021亿kW·h，年利用小时数2681h，保证出力42.5MW，以一回220kV出线接入湖南电网。

挂治电厂机组测频方式有非接触式接近开关的齿盘测频和采用发电机机端电压互感器采集的残压测频两种方式，两种测速信号可单独或同时工作，默认齿盘测速信号为主用测速信号，PT信号作为备用信号；当齿盘测速信号故障时，自动切换至残压PT测速方式。正常情况下第一开机过程中使用齿盘测频功能，第二开机过程中使用残压测频功能。但自该厂投产以来，开机至空转过程中由于机组残压较低，达不到残压测频模块的阀值，导致残压测频不稳定，调速器频繁报故障，接力器频繁调节导叶开度。当残压测频故障和齿盘测频故障同时发生在第二开机过程中时，将直接导致机组停机，存在极大的安全隐患，严重影响调速器系统稳定运行。

2 事件发生及处理经过

某日，#1机组维护消缺后需要开机空载调试，但在开机至空载过程中#1机组转速上升至25%Ne（额定转速，下同）后不再上升，导叶全关，转速开始下降，按照电厂停机流程，机组转速小于20%Ne时风闸会自动投入，但在机组转速小于20%Ne时风闸未自动投入。

运行值班人员查看报警信息时发现#1机没有停机令而导叶全关导致机组转速下降，遂立即下达停机令后#1机组走正常停机流程，风闸投入，转速下降。该厂立即组织监控专业、调速器、机械专业人员各对监控系统、调速器电气部分及机械部分等各部位进行检查、分析。值班人员查看报警及电厂非停点统计分析得知，残压测频故障和齿盘测速故障同时存在，会导致调速器停机、开机不成功。监控系统无停机令导致锁锭未投、转速下降至20Ne%未投风闸，直至停机令下达后锁锭、风闸投入，机组走正常停机流程。

经分析调速器故障系齿盘测速模块故障导致，利用机组停机间隙对#1机调速器齿盘测频模块进行更换后故障消除。现场对调速器机械部分、电气部分及转速接近开关等部位进行检查无异常后开#1机组至空载运行正常。

3 设备故障判断与分析

事件发生后，该厂迅速组织人员从机械、监控系统、调速器等各专业分析故障原因：

3.1 机械专业排查

（1）机组在开机过程中转速继电器20%Ne接点先动作后复归，导叶全关信号先复归后动作，表明机组开机过程中转速到过20%Ne，导叶及接力器启闭正常，故可排除接力器及主配卡塞等机械故障情况；

（2）因为机组在开机过程中转速未到100%Ne时，比例伺服阀会一直向开机方向开启，所以可排除比例伺服阀发卡故障。

3.2 监控专业排查

从报警信息查得监控系统并无#1机组停机令，也无其他事故信号、异常开出命令。当班值长下达停机令，机组按正常停机流程停机，说明监控系统并无其他异常。

3.3 调速器专业排查

（1）在调速器机调柜测量比例伺服阀电源正常，检查相关端子接线及接头无松动、连接正常，排除比例伺服阀失电导致机组停机的情况；（2）查看监控系统报警发现有调速器齿盘测频和残压测频故障，初步判断为开机过程中残压测频及齿盘测频同时故障，调速器无法测量机组转速，立即转入停机过程（关闭导叶，但监控系统无停机令）；（3）现场对齿盘测频回路进行了检查，相关接线及插拔无松动，实际模拟齿盘测频采集过程正常，所以事件过程中齿盘测频为瞬时故障。

经过上述排查最终确定为齿盘测频模块老化导致偶尔报齿盘测频故障，同时残压测频故障未复归最终导致调速器停机而引起开机不成功。

4 暴露的问题及防范措施

4.1 暴露的问题

（1）专业人员缺陷处理不到位、责任心不强。齿盘测频故障在1 月12日首次出现14分钟后才复归，现场检查无异常；其后1月13日、1月14日又先后两次出现齿盘测频故障，专业人员仅仅对齿盘测频回路的接线及插拔进行了紧固，没有采取进一步的分析及处理措施。

（2）专业人员对全厂“非停点、拒动点”分析统计表不够熟悉，未对齿盘测频故障引起的危害引起重视，且没有充分运用电厂“非停点”统计表解决实际问题。电厂“非停点”统计表已分析出残压测频故障和齿盘测速故障同时存在时将导致开机不成功，但齿盘测频故障前3次出现均在机组并网后，而我厂调速器在机组并网后采用开度模式，并没有采用频率模式，因此机组并网后该故障并不影响机组运行，导致维护专业人员放松了警惕，忽略了开机过程中出现会引发严重后果。

（3）调速器齿盘测频模块从投产到现在已运行近多年，已接近电子产品使用寿命年限，专业人员对调速器设备老化趋势分析不到位，未及时根据设备老化趋势提前更换相关备品。

（4）专业人员在日常工作中存在畏难心理，机组残压测频故障频发早已列入QC攻关项目，但相关专业人员没有认真研究故障原因，觉得该故障无法处理，加上机组还有齿盘测频可用，便得过且过，缺乏攻坚克难的钻研精神。

（5）运行值班人员专业技能不够熟练，对“非停点”统计掌握程度不够，对设备缺陷发生后未能引起重视，督促维护人员及时消除设备缺陷。

4.2 整改及防范措施

（1）加强设备缺陷管理工作，严格落实设备管理责任制。专业人员对自身管辖设备缺陷要及时处理；针对难处理的、重复出现的缺陷，召开设备分析会，仔细研讨设备故障原因及处理办法，制定相关防范措施。

（2）加强设备老化趋势分析。尤其是对接近使用寿命年限的模块、电路板等元器件提前进行更换，并建立更换台账，实时跟踪设备老化趋势。

（3）完善机组调速器运行程序。1）当调速器A套采集不到机组频率时，调用调速器B套采集的机组频率，确保机组在开机过程中能有两路频率采集；2）将齿盘测频故障及残压测频故障同时发生后延时2s再开出，防止第二开机过程中齿盘测频及残压测频发生瞬时故障导致的停机，提高了机组运行的可靠性；3）提高残压测频测量电压值。残压测频电压采集于机端PT二次侧的相电压，而我厂机端PT采用Y型接线，线电压为√3倍相电压，故可通过将机端PT二次侧所取相电压改为线电压来提高残压测频所采集的电压，从而使残压达到残压测频模块的阀值，尽可能消除残压测频故障缺陷；4）由于第二开机过程中残压测频不稳定，接力器频繁调节导叶开度，故可将第二开机度也采用齿盘测频，这样就避免了接力器频繁调节导叶开度。

（4）举一反三，防范未然，避免类似事件发生。如果残压测频故障存在，同时齿盘测速探头A/B套故障、调速器PLC故障、转速继电器故障机组无法转至空转态、比例伺服阀驱动信号消失等等都将导致开机不成功。因此需加强电厂“非停点、拒动点”统计表的运用、培训工作，对统计表中的设备元器件进一步彻查隐患和缺陷；专业人员要做到对“非停点、拒动点”统计表中的关键设备元器件工作状态心中有数，确保不影响机组安全稳定运行；定期对生产运行值班人员及维护专业人员的培训工作，加强对“非停点、拒动点”统计表的培训及学习。

5 结束语

本文仅以调速器齿盘测频故障分析机组开机不成功的原因及防范措施，为水电厂同类事故提供参考依据。但水电厂开机不成功原因有很多，如监控系统开机流程任意一点未动作都会导致开机流程无法继续走下去等，因此，在日常工作中就必须对这些“非停点、拒动点”进行统计、培训，并进行深入分析，确保水电厂机组开的出、稳得住、停得下，满足电力系统安全稳定运行需求。

［1］魏守平.水轮机调节（M）.武汉：华中科技大学出版社，2009.

［2］.ZCP系列转速信号装置产品用户手册（Z）.武汉事达电气股份有限公司，2006.

［3］杜学云.水电厂一起直流系统接地故障的处理分析［J］.工业技术，2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.157

王威威（1986-），男，湖北孝感人，助理工程师，主要从事水电厂发电运行值班工作。