小湾电厂调速器油压装置油泵跳闸分析及处理

云南水力发电　ＹＵＮＮＡＮ　ＷＡＴＥＲ　Ｐ０ＷＥＲ　第３３卷　第１期　小湾电厂调速器油压装置油泵跳闸分析及处理　梁朝弼，赵丽萍　（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南南涧６７５７０２）　摘要：水轮机调速器是调节水轮机转速的设备，是水轮发电机组重要附属设备之一，能使机组转速保持恒定并承担启动、停机、紧　急停机、增减负荷等任务。该系统主要由敏感、放大、执行和稳定四个主要元件组成。电力负荷的任何扰动将使水轮发电机组转速偏　离运行额定值，此时敏感元件检出转速偏差值，输出相应的调节信号，放大元件将综合调节信号放大，推动执行元件改变导叶开度，　从而调整水轮机水流的进流量，使水轮机的输出功率与外界负荷相适应，转速恢复到运行额定值。稳定元件（又称反馈元件）使调节　系统工作稳定…。电气液压型调速器的调节器部分采用电气元件，频差信号在调节器中转变成电气调节信号，电液转换器再将电气调　节信号转换成液压信号。电气液压型调速器灵敏度、速动性高，能实现成组调节，提高电站和电网自动化水平，已被大、中型水轮发　电机组广泛采用　。小湾电厂使用的调速系统为电气液压型调速器，该系统投入运行初期较为稳定，后期多次出现油压装置油泵４００Ｖ　开关跳闸异常事件。　关键词：调速器；油压装置；油泵；跳闸　中圈分类号：ＴＶ７３５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２０ｌ７）Ｏｌ＿０１６２—０３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－３９５１．２０１７．０１．０４４　１　电站概述　小湾水电站位于云南省西部南涧县与风庆县　交界的澜沧江中游河段，系澜沧江中下游河段规　压力范围设定在５．７ＭＰａ～６．３ＭＰａ之间，为保　证油压装置可靠工作，该装置配有两台德国阿尔　维勒进口三螺杆泵（ＶＫＦ４４０Ｒ５ｌ—Ｗ１１４），为　保证油泵及系统的可靠性，每台油泵装设具有卸　荷、安全、止回以及截止功能的模块式阀组。油　泵出口的阀组采用插装式结构，即安全阀、卸荷　阀、单向阀、低压启动阀组合在一起形成一个统　一划的八个梯级中的第２级。小湾水电站以发电为　主，兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益。　电站地下厂房内共装有６台单机容量为７００　ＭＷ　的立轴混流式水轮发电机组，总装机容量４２００　ＭＷ。２００９年９月第１台机组投产发电，２０１０年　８月最后ｌ台机组投产发电。　的阀组。在每台油泵进口配备了单桶油过滤器，　压力罐顶部设有空气安全阀，压力罐侧壁装　过滤精度为６０ｕｒｎ。　２调速器油压系统简介ｕ卜¨　小湾电厂调速系统为南京南瑞集团公司生产　的ＳＡＦＲ一２Ｏ００Ｈ系列水轮机调速器系统，该套系　有自动补气装置、磁翻板液位计、压力表、压力　表开关，可在线对仪表进行检修和更换。磁翻板　液位计可直观准确地反映其液位变化，并能相应　输出４～２０ｍＡ模拟量，设有４个油位开关，分　别用于自动补气及报警等。压力变送器对应压力　统由调速器电器柜、机械柜、液压系统组成。调速　器油压装置专为调速器液压调节柜提供控制及操　作压力油，本油压装置的工作介质为压缩空气和　变化输出４～２０ｍＡ的模拟量，可实现对油压装　置整个运行过程中的压力监控。　４６号汽轮机油。正常情况下，压力罐内装有２／３　的压缩空气、１／３的液压油，压缩空气用于补偿系　统压力的波动。油压装置上的自动补气、排气单　元能够根据压油罐内的油压力和液位的实际情况，　自行设计不同的组合，自动进行补气、排气操作，　使得压油罐内保持适当的油气比例。当压油罐内　油压高于空气安全阀设定动作压力６．７Ｍｐａ时，　压力罐顶部的空气安全阀开始排气。正常工作油　３调速器油压装置油泵故障现象介绍　机组运行过程中，监控系统报“＃号机组调　速器＃号油泵电机软启故障”　“＃号机组调速器　ＰＬＣ综合报警”、　“＃号机组调速器＃号油泵　电机故障”。现地检查油泵软启报“ＯＬＦ”过流　故障，有些情况下软启报警闭锁停运，造成油泵　・　收穑日期：２０１６—０９—０３　作者简介：梁朝弼（１９８４），男，云南祥云人，工程师，主要从事水电站运行维护管理工作。　梁朝弼，赵丽萍　小湾电厂调速器油压装置油泵跳闸分析及处理　对应４００Ｖ厂用电开关跳闸，软启失电。根据不完　全统计，跳闸情况见表１。　表１　油泵故障对应４００Ｖ厂用电开关跳闸情况统计　从上表可以看出，３号机组及６号机组故障较　为频繁，而油泵故障时对应４００Ｖ开关跳闸现象无　明显规律。　４调速器油压装置油泵跳闸的危害　调速油压装置配置２台油泵，运行以５次互　为轮换运行，即互为备用。近年来，调速器油压　装置频繁出现油泵软启故障，油泵电机故障，造　成４００Ｖ开关跳闸的异常情况，对机组正常运行产　生极大的安全隐患。调速器油压装置为调速系统　操作机构动力来源，油压装置正常运行决定着机　组的稳定运行与调节。部分情况下，在油泵故障　时只有一台油泵运行，失去备用油泵，紧急情况　下会造成油压装置压力不足，导致事故低油压，　造成机组事故停机。给机组运行带来很大安全威　胁。　５原因分析　根据油压装置配置情况，针对故障信号分别　为所属电气一次设备、电气控制部分、液压部分　进行检查、分析。　５．１油泵对应４００Ｖ空开存在缺陷　因油泵对应４００Ｖ空开容量不足，与油泵启　动电流不匹配，造成开关跳闸；同时如油泵在运　行过程中开关跳闸，会导致开关内部触点电弧灼　伤，导致接触电阻增大，触头发热，开关热脱口　保护动作，造成该台油泵开关跳闸现象越发频繁　。　针对此情况，对开关进行解体检查，发现触　头有轻微灼伤痕迹，属正常灼伤，不应该是油泵　跳闸的主要原因，为排除该种情况的可能性，更　换新的开关；经过一段时间的运行后跳闸现象再　次出现，该故障未彻底消除。　５．２油泵电机、动力电缆异常　油泵电机绕组及动力电缆如出现破损、接地、　绝缘不合格等情况，会在油泵启动或运行过程在　因电流过大，引起开关跳闸，油泵故障　。　针对此情况，对油泵电机、动力电缆进行检　查及绝缘电阻测量，电机及电缆完好，绝缘合格；　且在检查无异常后恢复相关措施，重新启动油泵，　油泵运行正常；故该情况不是造成油泵故障、跳　闸的原因。　５．３油泵存在缺陷　油泵本体如存在缺陷或回油箱、油泵内存在　异物，在电机启动时油泵不能同步运行，造成油　泵重载启动，启动电流长时间保持在较高水平，　造成软启跳闸或４００Ｖ开关跳闸。　针对此情况的可能性，在油泵停止运行后进　行手动盘车，油泵动作顺畅、无卡涩现象。同时，　结合机组检修对油泵及回油箱进行检查，回油箱　内无异物，油泵完好；螺杆与泵壳无摩擦现象及　摩擦痕迹。　５．４透平油油质不合格　对透平油取油样分析，油样中水分、杂质、　运动粘度、破乳化度等各项指标均在规程要求的　范围内，油质合格。故排除因油质不合格导致重　载启动的可能　。　５．５电磁阀、线圈、插装阀异常　油泵启动时，如加载电磁阀阀芯卡涩、电磁　阀线圈损坏失效或其他原因，导致加载阀不能正　常开启，油泵长时间重载运行，启动电流长时间　保持在较高状态，电流超过软启、开关保护定值，　造成软启或开关跳闸　。　对电磁阀线圈进行检查、测量阻值，经测量　云南水力发电　２０１７年第１期　电磁阀线圈阻值正确，绝缘良好。为排除电磁阀　使用时间较长，临近使用寿命周期，造成电磁阀　及线圈运行不稳定的情况，更换新的电磁阀及线　圈。　对电磁阀进行解体检查，电磁阀阀芯动作无　卡涩现象，部分阀芯存在轻微划痕及锈迹，其余　均正常。使用油石进行打磨后回装。启动油泵运　行正常。经过处理后，油泵运行一段时间后，故　障再次出现。　５．６控制回路存在缺陷　针对该种情况的可能性，对控制回路进行检　查，主要为继电器校验、更换　，接触器检查、更换，　回路检查，软启动器检查、更换ｕ　。经上述处理，　故障仍未彻底消除。　５．６油泵电磁阀配合ｎ＂　为更全面的掌握故障时的信息，便于以后故　障分析。对调速器油压装置触摸屏进行程序优化　及完善，主要内容如下ｕ　：　１）在触摸屏时间记录窗内增加了油泵的启动　开出信号，此信号与泵的运行信号有一个时间差，　即电机启动至额定转速后切旁路的时间。　２）程序内部增加一个点，作为电流检测，当　电流大于２００Ａ时，开关量报出，在触摸屏事件记　录窗显示［１３］０　３）原调速器油泵加载逻辑为：当油压、油位　满足启泵条件后，程序内启泵开出继电器得电；　同时启泵开出继电器常开接点闭合，程序内卸荷　阀控制开出继电器得电，卸荷阀线圈得电，经２ｓ　延时油泵轻载运行；再经５ｓ延时后，卸荷阀线圈　失电，油泵加载运行，向油罐打油这种逻辑对油　泵和加载阀的匹配性较高，必须要求加载阀和油　泵同时启动，如果一些外在的原因导致卸荷阀动　作慢，就会造成油泵的重载启动。　要达到轻载启动，需电磁阀得电动作后油泵　加载运行，故将加载阀电磁使能动作机构及电磁　阀阀芯进行调换ｕ　，系统图见图１。　图１　电磁阀芯调整系统示意图　２０１４年９月份对６台机组调速器油压装置控　制柜ＰＬＣ程序进行优化，在自动控制方式时，当　调速器油压装置到起泵压力，先启动电机，使油　泵轻载运行。经过５ｓ延时后油泵卸载阀投入，启　动加载电磁阀，油泵开始建压，当到额定压力时，　油泵运行将复归并停泵，同时经过２ｓ加载阀复位。　这种控制方式下，若加载阀动作不到位，油泵将　一直轻载运行，直到３ｍｉｎ后油泵运行超时报警［１５１。　２０１５年４月３０日和５月３日监控均报出“６　号机组调速器２号油泵电机软启故障”、　“６号　机组调速器ＰＬＣ综合报警”及“６号机组调速器　２号油泵电机故障”，现地检查６号机调速油压装　置２号泵软启显示ＳＴＦ（超长启动时间）故障。　两次故障发生时对监测的有功曲线、接力器　位移、油罐油压及油位图形。　分析油泵重载启动，主要原因集中在出口阀　组上。　当调速油压系统到达停泵压力时，油泵停止，　而此时加载电磁阀未失电，仍处于加载状态，Ｐ１　口无压，进油无法将加载阀阀芯推至卸荷位置，　因此当加载电磁阀２Ｓ失电后，加载阀阀芯会一直　处于加载状态，直到下一次起泵时，通过Ｐ１口进　油将加载阀阀芯推至卸荷位置。　当收到停泵压力、油压过高、控制方式切至　切除位、１号油泵故障、模拟量控制故障或手动停　泵的任意一个信号，都会开出停泵及延时２ｓ停加　载电磁阀信号。　从近两次报出的６号机调速油压装置２号泵软　启故障动态分析图形可以看出，每次报出故障的前　一次正常运行均发生在负荷大幅波动的情况下。　因此，以Ｍ１１停泵信号为例，当系统压力到　达停泵压力时，发出停泵信号及延时导通继电器　开始计时信号，若此时停泵压力信号消失且计时　器未计时满２ｓ，则电机会正常停止，而加载电磁　阀会一直处于加载状态，直至第２次油泵启动时　造成油泵重载启动。　６最终处理处理方法　通过上述可能导致故障的情况进行分析，最　终确定为油泵与电磁阀配合存在问题。删除了停　泵信号后的２Ｓ延时，使得油泵和加载电磁阀同时　停止。这样既能保证当负荷大幅波动时不会出现　加载电磁阀不失电也能使油泵停止后将加载阀阀　芯推至卸荷位置，　（下转第１８２页）　１８２　云南水力发电　参考文献：　２０１７年第ｌ期　改造和创新，全面提升电站安全生产和市场竞争　能力。　【１】中发［２０１５１９号中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若　干意见［Ｓ］．　４结语　随着国家电力体制改革工作的深入，作为直　接参与者，如何做好新形势下的各项电力生产管　理工作，是各大电力企业需要长期面对和探索的　新课题。　［２】发改经体［２０１５］２７５２号国家发展改革委国家能源局关于印发电力　体制改革配套文件的通知［Ｓ】．　【３］３云发【２０１６１１０号云南省进一步深化电力体制改革试点方案［Ｓ．ｓ］　【４】王荣鸣，杜预．水火电量置换的可行性研究【Ｊ】．吉林水利，　２００９，（４）：１１一ｌ３．　［５］王漪，于继来．基于让利和素利价格排序的大用户直购电集中撮合　交易方法［Ｊ］．电网技术，２００９，３３（１６）：８１—８６．　（上接第１６４页）减小了油泵重载启动的可能性。　［６　ＤＬ／Ｔ５９６一ｌ９９６电力设备预防性试验规程［６］Ｓ】．　［７］ＧＢ／Ｔ７５９６—２０００　电厂用运行中汽轮机油质量标准［Ｓ】．　【８］徐波，宋晶辉，陈中志．向家坝水电站调速器压油泵出口组合阀结　构设计［Ｊ．水利水电技术，２０１３，４４（１２）：１２３－１２５．Ｊ］　［９］ＧＢ／Ｔ　７２６１－２０００继电器及装置基本试验方法［Ｓ】．　［１０】国网南京自动化研究院南瑞集团公司电气控制分公司．小湾电厂　调速器油压装置控制柜ＨＣ－６．３配线图［Ｚ】．　７结语　经过处理后至今ｌａ时间内，调速器油压装置　跳闸故障再未出现，该问题得到彻底解决。　参考文献：　［１］王玲花，沈祖诒，陈德新．水轮机调速器控制策略研究综述［Ｊ】．水　利水电科技进展，２００２，２２（２）：５６－５８．　［２】廖忠，刘清，沈祖诒．水电机组调速器控制技术发展与应用．中国　农村水利水电，２００４（１１）：１１４－１１６．　［１１】国网南京自动化研究院南瑞集团公司电气控制分公司．小湾电厂　调速器油压装置控制程序及逻辑【ｚ】．　［１２】蔡羽，余剑锋．浅析西溪电站机组调速器油压装置ＰＬＣ控制程序　完善［Ｊ］．河南科技，２０１３（７）：１２１－１２２．　［１３】国网南京自动化研究院南瑞集团公司电气控制分公司．小湾电厂　调速系统液压系统原理图及说明【Ｚ］．　［１４］陈庆辉．调速器油压装置油泵控制回路的改进［Ｊ】．水力发　【３】国网南京自动化研究院南瑞集团公司电气控制分公司．小湾电厂　ＨＣ－６．３油压装置控制系统用户手册［Ｍ］．　【４］国网南京自动化研究院南瑞集团公司电气控制分公司．小湾电厂调　速器油压装置说明书［Ｚ］．　电，１９８３，９（８）：５２－５３．　［１５】施耐德电气有限公司．ＡＴＳ一４８软起动—软停止单元用户手册［Ｍ】．　［５］张博．开关跳闸的原因及对策【Ｊ】．自动化应用，２０１３（７）：８５—８６．　（上接第１７７页）应急广播、防恐防暴等厂内生　提升和进步空间。因此还需要对这两种定位技术　做针对水电厂特点技术的研究，使之在将来能够　更好的应用于水力发电厂。目前，室内定位技术　在水电厂中的应用也仅处于尝试阶段，只在极个　别的电站有所应用。因此在未来应该在水力发电　产系统联动的，实现电厂的统一安全管理。　９）系统故障报警功能：当定位系统主控中心、　分控中心设备发生故障时能够及时报警；当定位　基站出现故障时能够及时报警，并显示故障基站　位置；当定位标签发生故障或需要更换电池时，　应发出故障或低电量提示报警；当定位系统控制　电源消失时，应发出失电报警信号　Ｊ。　厂中大力推广室内定位技术的应用和发展，这对　于水电厂的人员及设备的安全管理是十分有益的。　参考文献：　…１　ＡＱ　２０３２金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范［Ｓ】．２０１　１．　［２】ＡＱ／Ｔ　２０５Ｉ金属非金属地下矿山人员定位系统通用技术要求　［Ｓ】．２０１６．　［３】Ｑ／ＧＤＷ４６　１０００１抽水蓄能电站基建安全监控“五系统一中心”　技术导则：试行［Ｓ］．２０１５．　【４　ＤＢ３７／Ｔ　２８５３金属非金属地下矿山在用人员定位系统安全检测检　４］验规范【Ｓ】．２０１６．　［５】ＮＢ／Ｔ　３５０７６水力发电厂二次接线设计规范［Ｓ】．２０１６．　６结语　综上所述，室内人员定位技术在水力发电　厂中应用，能够有效的提高水力发电厂的安全保　障效果和安全管理水平。对于水力发电厂的发展　是极其有益的。但是，最适合水力发电厂使用的　Ｚｉｇｂｅｅ技术和超宽带技术在技术上都还有很大的