提高三峽機(jī)組運(yùn)行可靠性的途徑

1、提高三峽機(jī)組運(yùn)行可靠性的途徑 摘要：2003年7月三峽機(jī)組順利投產(chǎn)，極大地緩解了全國(guó)的“電荒”局面。然而，機(jī)組投產(chǎn)初期運(yùn)行可靠性較低，強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)較多，給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定的影響。經(jīng)分析，三峽主機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，造成強(qiáng)迫停機(jī)的主要原因是機(jī)組輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、自動(dòng)化元器件故障率高等。針對(duì)這一問題，三峽工程的運(yùn)行和技術(shù)管理人員提出并實(shí)施了60余項(xiàng)反事故技改措施，優(yōu)化、完善了機(jī)組保護(hù)和控制邏輯，有效地提高了機(jī)組運(yùn)行可靠性。 關(guān)鍵詞：三峽機(jī)組可靠性分析 1背景 2003年7月10日，三峽左岸電站首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)投產(chǎn)發(fā)電，在半年時(shí)間內(nèi)有6臺(tái)單機(jī)容量為70萬(wàn)kW的水輪發(fā)電機(jī)組相繼投產(chǎn)，創(chuàng)造了裝機(jī)投產(chǎn)速

2、度的世界之最。三峽機(jī)組的投產(chǎn)對(duì)全國(guó)電力短缺無(wú)疑是及時(shí)雨，投產(chǎn)當(dāng)年發(fā)電量達(dá)到86億kW?h，極大地緩解了“電荒”局面。然而，與所有新投產(chǎn)電廠一樣，機(jī)組進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期有一個(gè)過程，在此階段機(jī)組相繼出現(xiàn)了多次強(qiáng)迫停運(yùn)，運(yùn)行可靠性較低。 由于三峽機(jī)組是我國(guó)首次從國(guó)外引進(jìn)的70萬(wàn)kW水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量大，一旦故障停運(yùn)對(duì)系統(tǒng)影響大，加之三峽工程長(zhǎng)期受到人們的關(guān)注，因此其機(jī)組運(yùn)行可靠性一度成為各界關(guān)心的問題。 針對(duì)機(jī)組投運(yùn)初期運(yùn)行可靠性低的問題，三峽電廠在外方和安裝單位的配合下，在半年的時(shí)間內(nèi)提出并實(shí)施了60余項(xiàng)反事故技改措施，優(yōu)化、完善了機(jī)組保護(hù)和控制邏輯，有效地提高了機(jī)組運(yùn)行可靠性，機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)從

3、2003年初始的0.7次/臺(tái)月下降到2004年0.13次/臺(tái)月。 2三峽機(jī)組運(yùn)行可靠性狀況及強(qiáng)迫停運(yùn)原因分析 三峽機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)強(qiáng)迫停運(yùn)26次，2003年半年內(nèi)強(qiáng)迫停運(yùn)16臺(tái)次，2004年前10個(gè)月強(qiáng)迫停運(yùn)10臺(tái)次。造成強(qiáng)迫停運(yùn)的原因主要可歸納為以下幾類。 2.1設(shè)備或自動(dòng)化元器件故障造成停機(jī) 新設(shè)備或器件故障是造成停機(jī)的主要原因，14臺(tái)次的強(qiáng)迫停運(yùn)全部由機(jī)組輔助設(shè)備、自動(dòng)化元器件失效引起。 自動(dòng)化控制、檢測(cè)元件故障。5次機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)由自動(dòng)化控制、檢測(cè)元件故障引起，主要故障點(diǎn)集中在：油位傳感器電源模件、密封水測(cè)溫電阻、局放檢測(cè)裝置測(cè)量電容、接力器鎖錠接點(diǎn)、低油壓傳感器; 自動(dòng)裝置內(nèi)模板損壞。3次

4、機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)由監(jiān)控系統(tǒng)、勵(lì)磁裝置、繼電保護(hù)裝置模板損壞引起； 自動(dòng)裝置制造工藝問題。5號(hào)機(jī)調(diào)速器盤因內(nèi)部48V電源線配線工藝不良，在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中震動(dòng)引起端子接觸不良，調(diào)速器開機(jī)令繼電器自保持回路失電，調(diào)速器快速關(guān)閉導(dǎo)葉造成停機(jī)，該故障引起機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)22次； 定子冷卻系統(tǒng)純水泵故障。三峽機(jī)組定子線棒采用純水強(qiáng)迫循環(huán)冷卻方式，兩臺(tái)純水泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，兩泵全部停運(yùn)時(shí)機(jī)組停機(jī)。雖然由此引起的機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)僅有次，但是電磁型純水泵故障率極高，從機(jī)組調(diào)試至今已有十多臺(tái)損壞，機(jī)組投產(chǎn)后多次停機(jī)消缺。三峽是國(guó)內(nèi)首家使用75kW電磁泵的電廠，國(guó)外實(shí)例也很少見，電磁泵軸承燒壞的機(jī)理還在進(jìn)一步研究中； 設(shè)備損

5、壞。2004年7月26日，11號(hào)機(jī)組交接并網(wǎng)運(yùn)行后約2小時(shí)勵(lì)磁變B相著火，變壓器溫度保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，經(jīng)查，故障由低壓側(cè)匝間短路引起。三峽機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)僅發(fā)生這一次高壓設(shè)備故障； 4F大軸絕緣降低，絕緣監(jiān)視保護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)。 2.2安裝、調(diào)試質(zhì)量問題造成強(qiáng)迫停機(jī) 安裝、調(diào)試質(zhì)量問題表現(xiàn)在：電流互感器極性接反，兩次引起繼電保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)3臺(tái)次；調(diào)速器主接力器位移傳感器安裝不牢固，造成機(jī)組溜負(fù)荷保護(hù)出口跳閘停機(jī)1次；調(diào)速器接力器鎖錠接點(diǎn)安裝不良，運(yùn)行中抖動(dòng)，使調(diào)速器開機(jī)令復(fù)歸，機(jī)組解列停機(jī)1次。 2.3機(jī)組輔助設(shè)備電源問題造成強(qiáng)迫停機(jī) 機(jī)組輔助設(shè)備電源問題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 一是機(jī)組輔助設(shè)備供電可靠性低

6、。三峽電站廠用電來(lái)自于機(jī)組自供電和廠外施工電源，機(jī)組從3號(hào)機(jī)組開始僅單號(hào)機(jī)配置有廠用變壓器，投產(chǎn)初期機(jī)組較少?gòu)S用電系統(tǒng)并未形成，因此只能依靠外部施工電源作為主供電源，而三峽電站地處多雷區(qū)，施工電源覆蓋面廣，接線復(fù)雜，可靠性較低，倒換頻繁，因而極易引起組輔助設(shè)備失電。2003年8月24日，雷擊造成三峽壩區(qū)施工電源跳閘，造成三峽首批投產(chǎn)的4臺(tái)機(jī)組相繼停機(jī)，全站停電。 二是機(jī)組輔助設(shè)備對(duì)電源的適應(yīng)性差。在一路交流電源消失、或短時(shí)消失又恢復(fù)后裝置不能正常工作。存在上述問題的輔助系統(tǒng)有： 純水系統(tǒng)； 壓油裝置； 推導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承外循環(huán)油泵裝置； 其他現(xiàn)地控制/測(cè)量設(shè)備。 造成輔助設(shè)備對(duì)電源的適應(yīng)性差的

7、原因在于輔助設(shè)備電源設(shè)計(jì)存在以下缺陷： 輔助設(shè)備控制電源采用單電源設(shè)計(jì)，或雙輸入電源但不能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，或雙輸入電源但至弱電的變換裝置共用，一旦失電則其“開機(jī)令”自保持返回，使被控動(dòng)力設(shè)備停運(yùn)； 在動(dòng)力電源消失控制裝置在發(fā)出故障報(bào)警的同時(shí)閉鎖了動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行，以致在動(dòng)力電源恢復(fù)后不能自動(dòng)啟動(dòng)，除非人為現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)故障。 例如，ALSTOM機(jī)組水導(dǎo)瓦采用外循環(huán)油泵冷卻，油泵控制裝置采用雙交流輸入、單220V/48V變換裝置，2003年9月9日在進(jìn)行廠用電倒換時(shí)，6號(hào)機(jī)組水導(dǎo)瓦循環(huán)油泵控制電源220V/48V變換裝置強(qiáng)電側(cè)開關(guān)受沖擊跳閘，油泵“開機(jī)令”自保持返回，油泵停運(yùn)，造成水導(dǎo)瓦過熱燒損，機(jī)組停

8、機(jī)。 2.4水機(jī)保護(hù)、控制邏輯缺陷造成強(qiáng)迫停機(jī) 水機(jī)保護(hù)、控制邏輯缺陷主要表現(xiàn)在： 按無(wú)人值班設(shè)計(jì)，停機(jī)條件過多，對(duì)設(shè)備故障的邏輯判斷不充分，也未給運(yùn)行人員進(jìn)一步判斷故障留下余地； 利用溫度、液位、壓力等非電量停機(jī)的控制邏輯未考慮閉鎖或足夠的延時(shí)，而非電量極易波動(dòng)，傳感器易損壞； 出于保護(hù)設(shè)備的理念，在動(dòng)力電源消失使控制裝置在發(fā)出故障報(bào)警的同時(shí)閉鎖了動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行，以致在動(dòng)力電源恢復(fù)后不能自動(dòng)啟動(dòng)，造成停機(jī)。 3提高三峽機(jī)組運(yùn)行可靠性的措施 為提高三峽機(jī)組運(yùn)行的可靠性，中國(guó)三峽總公司和三峽電廠采取了一系列的組織措施和技術(shù)措施。三峽總公司加強(qiáng)了設(shè)備制造監(jiān)理、出廠驗(yàn)收、安裝調(diào)試質(zhì)量的控制，在安裝單

9、位和三峽電廠同時(shí)開展“首穩(wěn)百日”活動(dòng)。三峽電廠先后提出了10個(gè)方面共計(jì)60余條反事故技術(shù)改進(jìn)措施，相繼對(duì)投產(chǎn)機(jī)組上進(jìn)行整改。對(duì)后續(xù)投產(chǎn)的機(jī)組，三峽總公司組織安裝單位將整改項(xiàng)目落實(shí)到安裝調(diào)試過程中，并要求三峽電廠對(duì)這些整改項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)收。 所采取的主要技術(shù)措施可歸納為如下3大類。 3.1完善輔助系統(tǒng)在電源控制、切換、監(jiān)視等方面的功能 修改純水系統(tǒng)的PLC程序，滿足運(yùn)行泵失電后，備用泵自啟動(dòng)的要求，并對(duì)雙泵切換延時(shí)及全停定值修改； 對(duì)純水系統(tǒng)增加電源監(jiān)視繼電器，失電報(bào)警；修改PLC程序，使之保持開機(jī)令，在電源恢復(fù)時(shí)自啟動(dòng)水泵； 修改純水系統(tǒng)PLC程序，使掉電時(shí)恢復(fù)馬達(dá)的Y型接線，防止來(lái)電時(shí)三角形

10、啟動(dòng)； 對(duì)純水系統(tǒng)加裝軟啟動(dòng)器； 修改油泵控制PLC程序，使電源失電再恢復(fù)后自啟動(dòng)油泵； 將VGS推導(dǎo)外循環(huán)油泵控制PLC電源保險(xiǎn)改為空氣開關(guān)，并增加一路直流220V電源，將原兩路交流電源改成雙直流同時(shí)供電； 將VGS水導(dǎo)外循環(huán)油泵控制電源由單直流改為交流+直流供電(原設(shè)計(jì)由單直流220V供電，無(wú)PLC，24V弱電控制)； 將ALSTOM水導(dǎo)外循環(huán)油泵控制48V電源裝置雙重化，取消變壓器低壓側(cè)開關(guān)，增大高壓側(cè)開關(guān)跳閘定值； 將ALSTOM水導(dǎo)外循環(huán)油泵控制開機(jī)令繼電器改RS繼電器，防止雙交流切換時(shí)開機(jī)令復(fù)歸； 將VGS高壓油泵控制由雙交流切換供電改為交流+直流同時(shí)供電，保證交流失電恢復(fù)后泵自啟

11、動(dòng)； 主變冷卻器電源倒換定值修改：失壓由90%改為85%，時(shí)間為1.5秒； 電源監(jiān)視繼電器換型（原型式繼電器易燒），包括VGS機(jī)組射流泵、濾水器、減壓閥現(xiàn)地控制盤，ALSTOM機(jī)組射流泵、減壓閥、濾水器、大軸密封、水導(dǎo)油泵、頂蓋排水現(xiàn)地控制盤。 3.2提高廠用電的可靠性 在機(jī)組運(yùn)行方式安排上，優(yōu)先安排帶有廠用變壓器的機(jī)組運(yùn)行，在2號(hào)機(jī)上增設(shè)一組廠用變壓器，將機(jī)組供電作為廠用電的主供電源，將壩區(qū)施工電源作為備用電源，同時(shí)改善外來(lái)電源的運(yùn)行環(huán)境，提高抗雷擊能力，優(yōu)化10kV、400V廠用電備自投參數(shù)。 3.3完善機(jī)組保護(hù)和控制邏輯提高系統(tǒng)可靠性 對(duì)純水系統(tǒng)的PLC程序進(jìn)行修改，在泵啟動(dòng)、停泵時(shí)分別

12、閉鎖“純水系統(tǒng)大泄漏”信號(hào)45”和35”，并在監(jiān)控系統(tǒng)中將“純水系統(tǒng)大泄漏”信號(hào)延時(shí)10”作用于停機(jī)； 簡(jiǎn)化調(diào)速器開機(jī)自保持回路，取消調(diào)速器機(jī)柜上緊急停機(jī)按鈕至調(diào)速器的回路，用其開接點(diǎn)啟動(dòng)常規(guī)緊急停機(jī)；對(duì)自保持閉接點(diǎn)進(jìn)行雙重化處理；對(duì)調(diào)速器開機(jī)自保持回路整頓加固，48V電源環(huán)接； 在監(jiān)控系統(tǒng)中增加調(diào)速器開機(jī)自保持繼電器失電啟動(dòng)快速停機(jī)流程，防止有功進(jìn)相運(yùn)行； 將“油壓裝置機(jī)械大故障”停機(jī)功能改為報(bào)警，僅取工作壓力、壓油罐油位開關(guān)量、模擬量為停機(jī)判據(jù)； 完善ALSTOM水導(dǎo)油位低停機(jī)保護(hù)，增加一個(gè)液位計(jì)，開關(guān)量與模擬量并用；增加ALSTOM水導(dǎo)油泵全停延時(shí)停機(jī)保護(hù)； 取消VGS水導(dǎo)油流量低停泵功

13、能，改為報(bào)警；在監(jiān)控系統(tǒng)中增加遠(yuǎn)方故障復(fù)位，以便能自動(dòng)或遠(yuǎn)方人工再啟動(dòng)； 主變“冷卻器全?！案牧⒓赐C(jī)為延時(shí)2秒停機(jī)，主變PLC中，油泵全停延時(shí)2分鐘停機(jī)，水停15分鐘停機(jī)； 閘門下滑事故位停機(jī)出口增加模擬量>90%閉鎖，延時(shí)10秒出口； 剪斷銷信號(hào)改直接出口落門停機(jī)為105%過速閉鎖落門停機(jī)； 水封溫度保護(hù)出口加流量閉鎖（定值每小時(shí)10立方米）； 增加LCUI/O自檢，防止LCUI/O失電或故障時(shí)誤判被監(jiān)視的調(diào)速、勵(lì)磁、保護(hù)等裝置電源全停而啟動(dòng)緊急停機(jī)； 增加機(jī)組逆功率保護(hù)（5%，30”），發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)雙重化； 優(yōu)化溫度保護(hù)：所有瓦溫保護(hù)（推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)）全部由緊急

14、停機(jī)改為快速停機(jī)，防止緊急停機(jī)在解列后機(jī)組過速時(shí)瓦溫進(jìn)一步升高；所有瓦溫常規(guī)保護(hù)（推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)）測(cè)溫模塊增加斷線、斷電閉鎖功能； 將推力瓦溫由單點(diǎn)停機(jī)改為分組兩點(diǎn)停機(jī)，以防止測(cè)溫故障；上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)瓦溫保護(hù)維持單點(diǎn)停機(jī)； 操作員站增加對(duì)純水系統(tǒng)、推導(dǎo)外循環(huán)泵、水導(dǎo)外循環(huán)泵、主變冷卻器、大軸密封水泵、高壓油泵、壓油泵裝置的運(yùn)行監(jiān)視畫面，增加遠(yuǎn)方故障復(fù)位和手動(dòng)再啟動(dòng)功能。 4結(jié)論 (1)由于三峽機(jī)組單機(jī)容量大，輔助系統(tǒng)多，技術(shù)復(fù)雜，因此在投產(chǎn)初期因輔助系統(tǒng)故障造成了多次強(qiáng)迫停運(yùn)，一度機(jī)組運(yùn)行可靠性較低。但是三峽機(jī)組主機(jī)運(yùn)行安全穩(wěn)定，未發(fā)生因主機(jī)故障引起的強(qiáng)迫停運(yùn)。實(shí)踐證明，為提高三峽機(jī)組運(yùn)行可靠性所采取的一系列針對(duì)性的措施實(shí)施以后，機(jī)組運(yùn)行的可靠性得到了明顯提高； (2)進(jìn)口設(shè)備對(duì)供電電源的適應(yīng)性考慮不足，在一路電源消失其自動(dòng)切換功能、在