一起水电厂机组制动系统误动事件分析与处理

刘玉生

摘 要：本文通过对一起水轮发电机制动系统误动事件的原因、处理过程及防范措施等进行剖析，为制动系统防误闭锁提供处理经验与借鉴方法，保证水电厂安全稳定运行。

关键词：水轮发电机组；制动系统；防误闭锁

中图分类号：TM312 文献标志码：A

1 机组制动概述

当水轮发电机组与电网系统解列，导叶关闭之后，机组的动能仅消耗在克服摩擦力矩上。在自由制动过程中，作用于机组主轴上的制动总力矩等于发电机转子对空气的摩擦力矩、推力轴承和导轴承上的摩擦力矩、水轮机与水的摩擦力矩之和。机组转速高时制动力矩大，机组转速下降快；机组转速低时制动力矩小，机组转速下降慢，低速运转时间长。所以机组都装有强迫制动装置——电制动装置或机械制动装置。对机械制动装置而言，当制动闸在较高转速下投入时，容易造成制动闸磨损严重，产生粉尘污染定子、转子等设备；当制动闸在较低转速下投入时，由于机组转速下降到低转速慢，长时间的机械摩擦使得推力轴承的润滑条件恶化，有可能发生干摩擦造成轴承损坏。选择好制动闸投入的适当时间，可以实现在最小磨损下尽快使机组制动。

某水电厂2号机组型号为HL497-LJ-200，立轴混流式水轮机，金属蜗壳，额定转速为375 r/min，采用风闸顶起机械制动方式强迫制动。制动装置由装设于下机架上的4套风闸和装设于转子上的制动环组成。制动的控制过程较为简单：在机组停机过程转速降为75 r/min时，监控系统按停机流程开出风闸上顶令，电磁三通阀（2FDK）动作导通， 0.55MPa～0.7MPa的压缩空气通过加闸系统总进气阀（2301）、电磁三通阀（2FDK）、加闸系统出口阀（2302）顶起风闸闸板，与制动环之间产生摩擦实现强迫制动。

2 事件经过

2.1 运行方式背景

某水电厂按照发电计划开启2号机组并网发电，运行人员在监控系统上位机启动机组顺控开机流程，在机组开机并网过程中发生风闸误动上顶运行事件。

2.2 监控系统信息

2.3 现场检查情况

进入厂房检查机组情况如下：

（1）进入发电机层能闻到明显的胶臭味。

（2）2号机组上、下风洞盖板不严处有烟冒出。

（3）打开2号机组风洞盖板检查，风洞内有大量浓烟。

（4）上、下风洞内检查未见其他异常。

2.4 处理过程

（1）运行人员与调度联系将2号机组停机检查，负荷转移至1号机，同时向上级管理人员汇报情况。

（2）运行人员做好安全隔离措施后，测量2号机组转子绝缘为1MΩ，定子绝缘吸收比为125 MΩ/25 MΩ，均合格。

（3）将2号机组转为检修状态供检修人员检查处理。

（4）机械检修人员对2号机组制动环进行清抹，检查2号机组风闸制动闸板有轻微磨损。

（5）自动化检修人员检查调出LCU现地控制单元程序检查开机流程设置正常，风闸上顶位置接点作为开机闭锁条件之一，开机流程不会开出风闸上顶令；全面检查LCU现地控制单元程序各控制流程，只有在停机流程中，当机组导叶全关且转速降至20%Ne以下时有风闸上顶令开出；检查风闸制动回路绝缘正常，各节点电压正常，电磁三通阀（2FDK）检查正常。

（6）2号机组开、停机静态传动试验，未发现异常现象；

（7）解除2号机组安全隔离措施做动态试验：2号机组LCU现地控制单元开机空转2次、空载1次，上位機开机空转1次、空载1次均正常。

（8）2号机组风闸故障处理完毕，将机组交回给电网系统备用。

3 原因分析

2号机组经过全面检查及开停机静态、动态试验，未发现异常现象，根据监控系统信号分析，判断为监控系统LCU现地控制单元开出量模板（MB80 DOM214）存在问题，工作不稳定，造成在开出开机令的同时开出风闸上顶令，导致在开机过程中风闸上顶运行事件发生。机组开关合闸后风闸上顶令复归，风闸无压落下，上顶时长为1分12秒。

4 防范措施

4.1 将2号机组LCU现地控制单元上开出量模板（MB80 DOM214）更换为新模板。

4.2 为防止机组风闸上顶开出令误动，在3台机开出风闸制动回路上加装开机闭锁风闸动作回路（如图1所示）。加装两个闭锁接点为：（1）ZL04导叶全关位置常开接点；（2）20%Ne转速测速装置20%额定转速独立输出接点。

4.3在加装开机闭锁风闸动作回路工作未完成前，3台机加闸系统总进气阀由常开状态改为常闭状态。在此期间，机组停机时在机组转速降至20%额定转速时，将相应机组的加闸系统总进气阀打开供机组加闸，停机完成后恢复阀门为常闭状态。

4.4由于设备故障不可能完全杜绝，运行人员必须提高思想认识，加强工作责任心，严格执行公司相关管理规定、标准，认真完成设备巡检、运行监盘工作，严密监视设备运行情况，及时发现设备缺陷、异常、故障，并采用相应措施进行处理。

结语

通过该水电厂这次事件，发现了在制动系统设计上存在的隐患，防误闭锁设计没有进行全面的软硬件配合考虑。通过增设防误闭锁接点改造风闸制动回路后，很好的消除了这一隐患，至今未再出现该类事件，为水电厂制动系统防误闭锁提供有效的借鉴方法。

参考文献

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