發(fā)電機功率變送器故障導致機組停運原因分析及措施

上海自儀公司在電力系統(tǒng)發(fā)展的過程中，發(fā)電機功率變送器是發(fā)電廠電力系統(tǒng)重要的控制設備，其直接影響發(fā)電機的運行狀態(tài)。近期因發(fā)電機負荷變化或故障時，誘發(fā)發(fā)電機功率變送器發(fā)生故障，導致機組其他主要設備參數(shù)異常，直接引起機組給水流量低的保護動作，觸發(fā)機組ＭＦＴ保護機組解列。

隨著發(fā)電廠電力系統(tǒng)的不斷進步，電力自動化水平在不斷提高，在發(fā)電廠ＡＶＣ、ＡＧＣ、ＤＣＳ、一次調(diào)頻系統(tǒng)等得到了廣泛的應用［１］，但過程中，也暴露出不少因技術(shù)不完善或設備控制邏輯缺陷問題，導致發(fā)電機機組出現(xiàn)非計劃停運的事件。

２０１８年７月２８日１６時３８分，某發(fā)電廠發(fā)生一起由于發(fā)電機功率變送器故障及ＤＣＳ控制邏輯缺陷，調(diào)整不及時，導致機組給水流量低低發(fā)機組ＭＦＴ保護機組列。

１、事故發(fā)生經(jīng)過

７月２８日１６時３４分，運行人員接中調(diào)電話令：“要求１號機組退出ＡＧＣ調(diào)整，將負荷由５００ＭＷ減至４７０ＭＷ保持?！边\行主值開始時３５分機組負荷突然開始出現(xiàn)大幅度波動，給水流量、總給煤量、主蒸汽溫度、主蒸汽流量、主蒸汽壓力正在跟隨機組負荷整體趨勢緩慢降低，汽輪機關小趨勢，從負荷波動開始至平穩(wěn)過程中，１、２號調(diào)門均由１００％關至８８．６％，３號調(diào)門由１７％關至１６．５％。１６時３６分５８秒，值長馬上下令，汽機控制方式由主控切換為手動控制，機組轉(zhuǎn)為ＶＦ控制方式，即鍋爐自動跟蹤機前壓力，汽機為閥位手動號機組負荷指令在１６時３７分１６秒由４５３ＭＷ突然下降到１２８ＭＷ，且在１６時３７分２８秒再次下降到８３ＭＷ，導致１號鍋爐開始自動大幅水量。運行主值在１６時３７分５０秒切除了鍋爐主控的自動開進行相關的調(diào)節(jié)，但在１６時３８分１８秒鍋爐因給水流量低低保護動作，觸發(fā)機組Ｍ列。

１號機組解列后，各專業(yè)技術(shù)人員到達現(xiàn)場，開展相關現(xiàn)場技術(shù)分析，初步判斷造成本次機組解列的主要原因為參與ＤＣＳ控制的有功功率變送器控制邏輯缺陷，導致機組故障解列。并對現(xiàn)場做進一步檢查確認，引起ＤＣＳ功率出現(xiàn)異常的是３ＷＦ和４ＷＦ，２個功率變送器故障引起

２原因分析

發(fā)電機有功功率變送器損壞是本次事故的主要原因。１號機組ＤＣＳ功率選擇模塊的邏輯是：３個功率變送器的輸入全部正常時，輸出中值，當有時，輸出剩下２個的平均值，若剩下２個值差大于１００ＭＷ時，則輸出２個中的大值，并發(fā)出功率壞點的信號。３個功率變送器中，變送器Ａ于６月２未能發(fā)現(xiàn)和處理。７月２８日，功率變送器Ｂ故障，且此次損壞過程不像變送器Ａ數(shù)值突降至零，而是緩慢降低，導致功率變送器Ｂ與Ｃ的偏差約等于間，ＤＣＳ的選擇功能塊反復輸出二者的平均值或二者的大值，造成了負荷波動的假象。

ＤＣＳ控制邏輯存在缺陷是本次事件的主要原因。汽機主控切手動后汽機負荷指令有２個跟蹤值，shou選為跟蹤當前負荷，該回路沒有問題。但當故障信號觸發(fā)后，則回路會跟蹤當前的鍋爐主控的輸出值。邏輯中鍋爐主控的輸出值實際為總的給煤量，其數(shù)值與當前負荷存在較大的偏差，切換瞬間必汽機主控切手動之后，汽機主控輸出指令立即由原來的４５３ＭＷ負荷變?yōu)椋保梗罚停?，而１９７ＭＷ對應的主汽壓力設定值為９．７ＭＰａ，鍋爐主控ＭＰａ的前饋之后，又立即變成了１２６ＭＷ。由于當時鍋爐主控仍在自動狀態(tài)，在主汽壓力實際值２２ＭＰａ與設定值９．７ＭＰａ的偏差下繼續(xù)往小３７分４６秒，鍋爐主控輸出小于８０ＭＷ，內(nèi)部邏輯將其直自動切除（真自動與假自動的區(qū)別是：真自動的輸出是根據(jù)偏差調(diào)節(jié)出來的，假自動的輸出定的函數(shù)輸出，但在ＣＲＴ操作界面看來都屬于自動狀態(tài)），故在ＣＲＴ界面看來鍋爐主控和汽機主控的輸出都固定在７９ＭＷ，負荷跟蹤指令大幅度變給水流量低低觸發(fā)ＭＦＴ保護動作跳機。運行值班人員對負荷大幅波動原因判斷不準確和應急處理能力欠缺是本次事故的次要原因。

運行值班人員在判斷有功功率大幅波動原因時出現(xiàn)偏差，誤認為高壓調(diào)整門優(yōu)化引起的，shou先將汽輪機主控切為手動，待發(fā)現(xiàn)給水和給煤量失控主控切為手動，錯過#佳的事故處理時間，也是引起本次事故的次要原因。

３事件暴露問題

①電廠管理人員對設備故障未能及時發(fā)現(xiàn)處理，當發(fā)電機有功功率變送器Ａ故障后，運行和電氣檢修人員沒有及時給予處理。

②產(chǎn)品質(zhì)量存在一定的問題，發(fā)電機功率變送器存在質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷，給機組安全穩(wěn)定運行帶來隱患。

③熱控邏輯組態(tài)存在重大隱患，功率變送器故障后，汽機主控在手動狀態(tài)下不應跟蹤給煤量，而應跟蹤另外１個負荷值或經(jīng)當前給煤量計算出的１值，這樣才能避免切換時引起機組負荷指令的大幅擾動［２］。

④運行人員對功率異常波動的判斷和應急處理能力不足。功事變送器故障導致負荷顯示出現(xiàn)波動后，機組實際的其他各項參數(shù)平穩(wěn)，如勵磁電壓、的開度、主汽壓力、調(diào)節(jié)級壓力等并未發(fā)生明顯變化，且ＤＥＨ側(cè)的功率顯示也未發(fā)生波動，此時不宜匆忙進行重大操作；又或者在確定要將汽機主控切時將鍋爐主控切至手動進行干預，這樣則能避免鍋爐在自動狀態(tài)下繼續(xù)降低指令，不至于使當時的工況繼續(xù)惡化。

４防范措施

①將發(fā)電機有功功率變送器設置故障聲音報警，以便運行及時發(fā)現(xiàn)故障信號。

②將已壞的功率變送器進行更換，將原來已調(diào)換的通道恢復正常。聯(lián)系功率變送器生產(chǎn)廠家對該批次的功率變送器進行質(zhì)量分析，查找故障原因和時，對其他兄弟單位使用功率變送器的情況進行調(diào)研，以保證功率變送器的質(zhì)量。

③重新全面梳理優(yōu)化各模擬量控制系統(tǒng)的邏輯組態(tài)，特別是那些未經(jīng)試驗驗證過的極端情況下的邏輯，確保機組組態(tài)在各小概率工況下邏輯的準確性。

④充分利用仿真機，模擬各種正常和非正常條件，驗證ＤＣＳ系統(tǒng)各子系統(tǒng)的顯示、聯(lián)鎖、保護和調(diào)節(jié)功能，及時發(fā)現(xiàn)和消除ＤＣＳ邏輯隱患。另機對機組的仿真過程，提高運行人員和檢修人員對機組事故現(xiàn)象的認識和機組異常工況的快速處理能力。

５進一步的優(yōu)化完善的措施

５．１對機、爐主控重要測量信號異常的報警梳理將機組功率、主汽壓力、給水流量、總送風#、爐膛壓力等冗余測量信號的故障報勢、測量信號重新檢查確認（見表１）。并將冗余信號選擇模塊報警輸出和調(diào)節(jié)偏差報警引出至軟光字牌，當信號異常時，發(fā)出“ＸＸＸ異常”聲光報警。

５．２增加主要系統(tǒng)輸出指令閉鎖增減功能為防止調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出指令化過快，增加了送風調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一次風母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)指令與反饋偏差大時，禁止指令向偏差增大方向變化的功能，直到偏差減少后恢復正常調(diào)節(jié)功能。

５．２．１送風機調(diào)節(jié)系統(tǒng)。爐膛壓力大于５００Ｐａ或總風量指令大于實際風量３００ｔ／ｈ或風機動葉開度指令大于動葉反饋５％，風機動葉膛壓力小于－８００Ｐａ或總風量指令小于實際風量－３００ｔ／ｈ，或風機動葉開度指令小于動葉反饋５％風機動葉開度禁減。

５．２．２爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。爐膛壓力小于－８００Ｐａ或風機動葉開度指令大于動葉反饋５％，引風機動葉開度禁增；爐膛壓力大于５００Ｐ開度指令小于動葉反饋５％，引風機動葉開度禁減。

５．２．３一次風母管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一次風母管壓力高于設定值２ＫＰａ或風機動葉開度指令大于動葉反饋５％，引風機動葉開度禁增；一次風設定值２ｋＰａ或風機動葉開度指令小于動葉反饋５％，引風機動葉開度禁減。

５．２．４給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？偨o水流量高于設定值３００ｔ／ｈ以或單泵入口流量高于設定值２００ｔ／ｈ，上海自儀公司或給水泵轉(zhuǎn)速指令高于轉(zhuǎn)速反饋３０ｎ，給水泵轉(zhuǎn)速指令禁增；總給水流量低于設定值３００ｔ／ｈ，或單泵入口流量低于設定值２００ｔ／ｈ，或給水泵轉(zhuǎn)速指令低于轉(zhuǎn)速反饋３００ｒ泵轉(zhuǎn)速指令禁減。