机组油位低导致机械事故停机分析

张 军

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

1 电厂概况

某电站下库正常蓄水位502m，总库容168万m3；上库为一小型集水盆地，正常蓄水位899m，库容118万m3。电站为地下厂房，安装2台60MW可逆式混流水轮机组，年均发电量20032万kW·h，年抽水耗电量27120万kW·h，电站综合效率73.9%。2004年建成，2005年12月投产发电。

某电站抽水蓄能机组启动灵活、迅速、从停机状态启动到满负荷仅需3～4min，由抽水工况转换到发电工况也仅需8～10min，在电网中具有紧急事故备用作用。该电站作为电力系统的功率调整手段，减少了系统中火电机组强迫停运的次数和时间，提高了供电可靠性，减少电力系统的停电损失。

2 事件经过

2018年01月03 日03：37时，调令某电站4号机组启机抽水。

（1）故障前运行方式

电气主接线系统：潘遵I回线、潘遵II回线经母联开关联络运行；四母线带4号主变运行，五母线带3号主变运行，2号主变检修状态。

厂用电系统：3号主变带厂用电II段，厂用分段运行。

机组：2号机组检修态、3号机组带-90MW负荷抽水运行、4号机组带-90MW负荷抽水运行；上库水位223.1m。

（2）故障发生经过

2018年 01月 03日 02：50：28时，监控系统显示“4号机组701泵电源报警动作”；

2018年 01月 03日 03：17：12时，监控系统显示“4号机组油罐320油位低报警动作”；

2018年 01月 03日 03：37：25时，监控系统显示“4号机组油罐320油位低跳闸动作”，机组转机械事故停机。

监控系统记录信号动作时间如下：

2018-01-03 02：50：28.000 4号机组701泵电源报警动作；

2018-01-03 03：17：12.000 4 号机组油罐 320油位低报警动作；

2018-01-03 03：37：25.000 4 号机组油罐 320油位低跳闸动作。

3 处理过程

故障发生后，值守人员立即通知ONCALL人员及华北调度，检查监控系统4号机组停机正常。

操作/ON-CALL人员现地检查4号机组调速器油压装置盘4OSP监视画面，报警显示“701泵软启动器故障”、“701泵电源报警”，检查701泵电源开关F106处于脱扣状态。

现地检查4号机调速器压油装置油位，油位低于跳闸油位400mm，将4号机调速器压油装置1号控制盘4OSP1控制方式把手切至“手动”位置，手动启动702泵，将4号机调速器压油装置油位打至1800mm。

拉开4号机调速器油压装置盘内1号压油泵701电源开关F106，对701泵进行全面检查。4号机组调速器油压装置系统相关定值单如表1所示。

表1 4号机组5.0MPa油压装置油位（磁翻柱液位计）定值单

4 原因分析

4.1 情况梳理

4号机组带-90MW负荷抽水正常运行，当油罐320油位下降至低于1500mm时，4号机调速器油压装置主用油泵（故障时701泵为主用，702泵为备用）会自动启动，将油罐油位打至停泵油位1800mm。故障时刻，由于701泵电源开关F106脱扣失电，导致701泵未启动。当主用泵701不能启动的情况下，油位下降至855mm，即低油位报警时，作为备用泵的702应自动启动，而故障发生时，702泵也没有启动，从而造成了油罐320油位低跳闸动作。

4.2 问题排查

（1）4号机组事故停机流程执行完毕后，对4号机调速器油压装置油泵701进行全面检查。用500VMΩ表分别测量701泵电机三相对地绝缘，测量结果为每相对地绝缘均大于550MΩ；绝缘测试正常。

（2）合上701泵电源开关F106后，手动启动701泵，油泵运行正常，无堵转及异音。软启动器启动过程中最大电流为250A，正常运行电流80A，核算油泵电机额定电流应为83.6A，试验启动6次，油泵及软启动器均工作正常（701泵电机功率为55kW，额定电压380V）。

（3）对4号机调速器油压装置油泵702进行全面检查。500V兆欧表测量702泵三相电机对地绝缘各相对地绝缘均大于550MΩ。试验702泵启动6次，油泵及软启动器运行正常，正常运行电流78A。

（4）对调速器油压装置控制系统PLC控制程序流程进行分析：当压力油罐油位低于启泵油位1500mm，主油泵启动运行，但如果主用油泵此时补油未到额定油位即出现电源故障，此时因主用泵控制流程已执行结束，且油泵运行中主油泵电源开关因故跳闸，备用泵在压力油罐油位下降至备用泵启动油位855mm前不会启动。

（5）针对上述流程在现场进行了实际模拟测试，测试结果如下：

1）将702泵置为主用泵，701泵作为备用泵，模拟702泵故障后，油位下降至备用泵启动油位855mm时，701泵自动启动。说明控制程序正常。

2）将701泵作置主用泵，702泵作为备用泵，模拟701泵故障后，操作油位下降至备用泵启动油位855mm时，发现备用702泵不能自动启动，进而油位继续下降导致压力油罐油位低信号动作，引起机械事故停机。

上述测试说明机组调速器油压装置PLC程序存在设计缺陷，需要对程序进行全面分析并进行完善。

由备用泵启动程序709程序段可以看出：

①当701泵未运行时，程序再次启动701泵一次，之后进入713程序段，如果701泵开关合位，则进入715程序段，信号保持2s后启动701泵；如果主机再次检测到701泵开关未合信号时，则流程至947报警退出。

②当701泵已运行时，程序进入725程序段判断702泵运行情况，如果702泵也运行，则流程退出；如果702泵未运行，则启动702泵。

4.3 确定故障点

（1）初步分析认为701泵在运行过程中因故障4号机调速器油压装置油泵701电源开关F106在油泵运行过程中失压脱扣，导致701泵故障；且该装置PLC程序设计存在缺陷，造成在该条件下主泵701故障后无法正常启动备用泵702，引起压力油管油位持续降低。

（2）PLC程序设计存在缺陷，造成备用泵无法正常启动。

4.4 处理步骤

（1）对相关辅助设备的PLC程序进行全面梳理分析，制定完善方案，经讨论审批后，履行设备异动手续进行程序完善。对“701泵作为主用泵，702泵作为备用泵时，701泵故障后，702泵无法正常启动”的程序段进行修改。

（2）进一步跟踪分析701泵运行中造成电源开关F106失压脱扣动作的具体原因，跟踪记录相关运行中的电流变化情况。

4.5 原因分析

（1） 4号机调速器1号压油泵701在运行中因不明原因造成电源开关F106失压脱扣，是造成故障发生的直接原因，但需要持续跟踪分析电源开关失压脱扣的具体原因，加强监控系统报警信号的监视，增加机组抽水运行中对调速器油压装置的运行参数记录，开展持续分析。

（2）由于PLC程序设计不完善，“主用泵701故障后，启动备用泵702”程序段存在设计缺陷，是造成油位继续下降并最终导致低油位事故停机的内在原因。

（3） 4号机组水泵工况运行期间，320油罐油位低于1500mm时主用泵701启动，启动完成后流程结束，此时油泵电源开关F106跳开，因PLC程序设计存在缺陷，造成油位继续下降至启备用泵油位855mm，备用泵702无法正常启动，进而导致油位持续下降至事故停机位置，造成机械事故停机。

5 暴露的问题

（1）值守人员监盘不到位未及时发现报警信息，暴露出责任心不强，未严格执行值守管理制度。

（2）调速器油压装置控制程序存在设计缺陷，维护人员未对流程认真梳理，暴露出改造后验收不严格。

（3）设备维护不到位：

1）监控系统简报信息刷新太快造成值守人员未及时发现报警信息（华北调度自动化系统相关信息约2～5s推送一次，影响值守人员对故障及报警信息的监视）；

2）监控系统语音出现故障未及时处理，导致值守人员无法通过语音报警信息获取故障信息。

6 防止对策

（1）加强运维人员的管理制度培训，严格落实生产考核。

（2）对全厂机组辅机控制系统PLC控制流程进行对照梳理。

（3）合理设置监控系统简报信息，减少不必要的信息推送；联系监控厂家，对语音处理机偶发故障进行分析处理。

7 结束语

某电站抽水蓄能机组在抽水启动过程中，由于励机组油罐油位低导致机械事故停机。原因是PLC程序设计不完善，“主用泵701故障后，启动备用泵702”程序段存在设计缺陷，造成701泵故障后油位下降至备用泵702启动油位而未启动，最终导致低油位事故停机。在对1号压油泵701在运行中电源开关脱扣原因进行跟踪观察6个月后，未发现任何异常情况，跳闸原因为偶发干扰导致电源开关脱扣。针对此问题该电站立即组织相关生产人员研究、分析，采取相应对策，对存在缺陷程序段进行了修改。同时，制定三项应对措施，加强运维人员管理制度的培训，合理设置监控系统简报信息，对语音处理机偶发故障进行分析处理。对全厂机组辅机控制系统PLC控制流程严格排查、梳理，及时排除隐患，确保机组的可靠运行。