水轮机过速事故的案例回顾及原因分析

张冬生;王烈刚;郑钰;杨浩;顾挺;窦学刚

【摘 要】水轮机过速是水电站较为严重的事故种类之一.通过回顾两起典型过速事故,剖析技术上和管理上的缺陷,发现过速类事故存在较多的共同点,在防范上具有相通性.加强调试、验收和检修管理工作,提高管理人员的技术水平是防范的关键.正处于设备调试期的水电站可吸取经验,扎实做好调试验收工作.

【期刊名称】《水电与新能源》

【年(卷),期】2013(000)003

【总页数】3页(P53-55)

【关键词】水轮机过速事故;事故共性;整改措施

【作 者】张冬生;王烈刚;郑钰;杨浩;顾挺;窦学刚

【作者单位】四川锦屏水力发电厂,四川西昌615012;四川锦屏水力发电厂,四川西昌615012;四川锦屏水力发电厂,四川西昌615012;四川锦屏水力发电厂,四川西昌615012;四川锦屏水力发电厂,四川西昌615012;四川锦屏水力发电厂,四川西昌615012

【正文语种】中 文

【中图分类】TK730.8

近年来，水电站现代化管理水平得到了大幅提升，流域化的加速发展也促使各流域梯级水电厂陆续开工建设。新形势下，水电站呈现出了单机容量和装机规模越来越大、人员精简化配置、队伍年轻化、人员工作经验及事故处理经验不足等状况。水轮机及其辅助设备的安装调试和检修工作，往往工期紧、任务重、作业面广、责任主体多，管理则显得尤为重要。若管理不善，就会增加设备缺陷和事故隐患，影响水电站的安全运行并增加维护成本。

本文回顾了甲电站2号机组、乙电站1号机组两起水轮机过速事故，分析原因，总结两起事故共性，发现问题恰好主要出在安装调试和检修工作环节，事故原因和整改措施，是本文思考的主要方向。

1 两起水轮机过速事故案例回顾

1.1 甲电站2号机过速事故

甲电站总装机3×150 MW，采用比例伺服阀微机控制的双调节电液调速器。

2006年5月7日8时33分，运行人员在2号机自动开机并网过程中，机组开至空转后残压测频发生故障，导叶来回开关，调速器油压迅速下降，备用油泵启动，机组一级115%Ne(Ne为机组额定转速)过速动作，二级153%Ne过速动作，机组紧急停机。

过速原因分析:2号机自动开机后，发电机出口PT二次回路A相保险接触不良，导致

调速器测频回路异常，测频信号一直在15～33 Hz和33～50 Hz之间波动，导致导叶频繁开关，调速器油压迅速下降。随后，导叶伺服比例阀压力油中因混有细小的颗粒状物质发卡，调速器主配一直往开的方向运动，致使导叶失去控制并超出电气开限设定，转速急剧上升，机组115%Ne过速动作，调速器收到关导叶命令后，主配发卡拒动，延时2 s后动作事故配压阀停机。在关导叶过程中由于机组的惯性，机组转速超过了153%Ne，二级过速保护再次动作事故配压阀，机组紧急停机。

1.2 乙电站1号机过速事故

乙电站总装机2×35 MW，采用双可编程微机调速器。

2010年6月25日8时20分，乙电站对即将投产的1号机进行调速器空载扰动试验，试验扰动量为 ±8%Ne，频率控制范围46～52 Hz。

8时30分，运行人员发现1号机压油罐压力5.9 MPa，低于额定值 6.3 MPa，于是手动启动压油泵打油，压力罐压力未见上升，压油泵出口组合安全阀动作，向外喷油，运行人员立即将压油泵停运。施工单位将组合阀拆开，清理出少量的油泥、铁屑后重新启动压油泵将压力罐打压至正常压力。

9时40分，运行人员手动开1号机，转速到达额定转速(此时导叶开度10.6%，桨叶角度8.6°)，试验人员发出46～52 Hz扰动试验命令后，测频信号突然消失，机组转速急剧上升，紧急停机电磁阀动作停机，上位机显示115%Ne过速保护动作，导叶最大开度达66.8% ，最高转速达 136%Ne。

过速原因分析:空载扰动试验前机组已达到额定转速，机组测频回路因数据线插头接触不良，导致测频信号突然消失，调速器检测不到机组转速，误以为机组尚未转动，在额定转速对应的空载开度基础上继续增大导叶开度，机组转速急剧上升。当导叶开度达到导叶开限时，可编程逻辑控制器PLC发出关导叶的命令，由于调速器压力油中混有油泥、铁屑等杂质导致主配发卡且处于偏开的方向，机组115%Ne过速保护动作，紧急停机电磁阀动作，主配发卡拒动，延时2 s后动作事故配压阀停机。停机过程中，由于机组的惯性，机组最高转速达136%Ne。

1.3 两起过速事故的共性

两起过速事故均与调速器测频信号故障或消失有关;两起过速事故均因机组调速器压力油混有杂质或铁屑，导致调速器收到正常关导叶命令后主配发卡，最终造成机组过速。

2 两起过速事故暴露出的问题及整改措施［1-2］

(1)机组调速器检修或新投产机组调速器油管路安装未严格按照规范、工艺施工。两起事故中，前者因机组调速器检修过程中未按照规范采取严格的防范措施而将颗粒状物质遗留在调速器中，造成机组过速;后者因新投产机组，调速器油管路安装过程中未严格按照规范、工艺施工，油管路安装完毕、酸洗合格后忽略了系统注油前冲洗油管路的步骤，导致调速器油中混有油泥、铁屑等杂质引发机组过速。

整改措施:类似调速器油管路安装的重要项目必须严格按照规范、工艺施工，保证每一项工作合格后，方可开始后续工作，切忌在试验条件不具备的情况下，盲目开展试验工

作。

(2)施工、监理人员责任心不强，业主未起到监督、检查的作用。新投产机组调速器油管路安装，除了严格执行相关规范、工艺外，施工方、监理必须负责任，业主也须严把质量关，必要时业主亲自全程参与类似调速器油管路安装等重大施工项目，起到监督、检查的作用，确保油管路安装质量，为调速器等高精密设备调试工作提供最基本的环境。

整改措施:理顺并协调好业主与施工方、监理之间的关系，各施其责，通过三方共同努力，做好机组投产发电过程中设备的各项调试、试验工作。

(3)试验方案执行不到位。尽管有试验方案，试验前调试人员未严格按照试验方案步骤执行，忽略了全面检查各个系统是否满足试验条件的环节，从而未发现机组测频信号数据线接触松动的缺陷导致试验过程中测频信号丢失，引起导叶开度持续增大，最终引发机组过速。

整改措施:重大调试、试验项目，必须有专门经审核批准的试验方案，各试验班组严格按照试验方案的内容逐项落实，将每一环节做精做细，避免因其他原因造成试验中断或引发事故。

(4)试验过程中针对可能发生的各种情况准备不充分，调试人员处置事故不及时、不得力。机组空载扰动试验过程中，现场调试人员未就调试过程中可能发生的各种情况做完善的事故预想，当机组测频信号消失，转速急速上升后，调试人员没有及时、果断按下紧急停机按钮停机，延误事故处置时机，直到115%Ne过速保护动作停机。

整改措施:调试人员针对试验过程中的各项风险做好预控措施，尤其要有类似机组过速后需要紧急采取应对措施的防范预案。

(5)电厂工作人员责任心不强。空载扰动试验开始前，电厂工作人员针对压油泵组合阀内混有油泥、铁屑等杂质的情况，没有引起高度重视，未果断终止试验并重新过滤调速器压力油，导致试验过程中调速器收到正常关导叶的命令时，主配发卡，造成机组过速。

整改措施:建立一种有效的激励与约束机制，倡导全厂建立以恪尽职守、爱岗敬业为荣的文化氛围体系，促使员工以主人翁的精神与态度完成好每项工作。

(6)空载扰动试验存在多项重大安全风险，暴露出工作人员技能水平有待提高。手动启动压油泵时，油泵出口阀因铁屑等杂质被堵，油泵加载后出现憋压，此时油泵声音异常且刺耳，运行人员没有果断将油泵停运，而是经一段时间查看压力罐油压无变化，管路喷油后才将油泵停运，暴露出工作人员专业素质不够过硬。

整改措施:强化各岗位的培训工作，提升个人专业技能水平，促使一线员工具备扎实的专业素养;对于重大试验项目，做好安全风险评估并采取相应的预控措施，确保试验顺利进行。

(7)两起过速事故中的机组测频回路均有严重的设计缺陷。前者因机组残压测频信号不稳定，来回大幅波动，调速器未报出机组测频故障且切换到正常的齿盘测频;后者因机组达到空载后，残压测频信号突然消失而齿盘测频没有互为备用，导致调速器得不到机频信号，在机组额定转速情况下继续误开导叶，造成机组过速。

整改措施:对机组测频回路进行修改、完善，即机组残压测频与齿盘测频互为备用，任何一路出现异常均应自动切换至另外正常一路，确保调速器获得准确的机频信号。

3 如何避免事故发生［3］

为了更好地做好机组检修工作或是新投产机组安装调试工作，可以采取以下三方面措施确保参建工程项目质量，避免上述事故发生。

(1)建立健全参建员工对工程质量负责的长效机制，依靠建设单位的“参与工程建设质量管理办法”等制度;依托各部门“设备安装调试”的相关规定，科学、合理安排人员参与现场工作，确保主设备和辅助设备安装、调试的质量受控。

(2)凭借(班)值管理平台，将设备安装调试前的各项工作做实、做细;工作中，充分调动参建员工的主观能动性，积极建言献策，提出合理化的建议或整改方案;工作完成后，及时总结并将相关资料归档。

(3)参建人员应始终保持高度的责任感和强烈的责任心，保证参建工程和设备安装调试严格按照规范、工艺施工，严把质量关，确保工程质量优良。

参考文献:

【相关文献】

［1］牟明.一起水轮发电机过速原因分析和处理［J］.水电自动化与大坝监测，2011，

35(5):28-30

［2］唐保鑫，黄华标.一起机组过速事故的分析及处理［J］.广西电力，2009，32(6):70-71，85

［3］何根生，袁爱良，张炳如，等.水轮发电机组启动过程中发生超速事故的分析［J］.电力学报，2004，19(4):327-328，341