趙恩靈
(海委引灤局,天津300393)
機組額定功率500 kW,臥式水輪發(fā)電機組,機組型號SFW500-6/850,定子額定電壓400 V, 定子額定電流902 A,定子采用B級絕緣,轉(zhuǎn)子兩側(cè)裝有風(fēng)扇,自循環(huán)空氣冷卻,于1994年10月并網(wǎng)發(fā)電。由于引水管路較長,水能沿程損失較大,機組最大帶有功400 kW運行。機組通過10 kV線路送到地區(qū)變電站。
2018年6月,對機組二次部分及出口開關(guān)進行更新改造,完成了發(fā)電機出線柜、發(fā)電機控制柜、發(fā)電機勵磁柜3面盤柜的更新,以及機組調(diào)速及控制系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、發(fā)電機同期、保護、計量、出口開關(guān)等改造,改造后機組運行正常。
機組更新改造后,發(fā)電機保護配置情況為:過電流Ⅰ段保護,整定動作電流為105%額定值,延時5 s;過電流Ⅱ段保護,整定動作電流為110%額定值,延時2 s;過電壓保護,整定動作電壓為120%額定值,延時0.5 s;保護動作結(jié)果為:電氣事故停機,跳發(fā)電機出口開關(guān)及勵磁開關(guān),發(fā)電氣事故信號。
由于上游水位低,機組有功270 kW,功率因數(shù)0.90,機組正常運行,各系統(tǒng)投入正常。調(diào)速系統(tǒng)自動運行,勵磁系統(tǒng)恒電壓方式運行。
2019年1月13日09:42,機組事故停機,現(xiàn)地檢查顯示事故信號為“勵磁故障,低勵”,信號復(fù)歸正常,各部檢查正常后,開機并網(wǎng)繼續(xù)運行。19:30,機組水機事故停機,機房內(nèi)充滿濃煙。經(jīng)現(xiàn)場檢查測量,發(fā)現(xiàn)定子線圈嚴(yán)重?zé)龤В?jīng)測量轉(zhuǎn)子對地絕緣500 MΩ,定子對地絕緣為0 MΩ。需對定子線圈及鐵心進行整體更換。
此類機組為主軸臥式安裝,兩側(cè)以滾珠軸承支撐,軸承加注潤滑脂。轉(zhuǎn)子端部裝有冷卻風(fēng)扇,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后,轉(zhuǎn)子與定子間隙形成風(fēng)道對定轉(zhuǎn)子進行冷卻。機組長時間運行,潤滑脂汽化后經(jīng)風(fēng)道進入到定轉(zhuǎn)子間隙內(nèi),附著在鐵心表面,長時間累積,會造成鐵心表面積垢,冷卻效果變差,絕緣降低。
機組安裝在廠房一側(cè),空間受限,通風(fēng)較差,夏季空氣濕度較大,也會造成絕緣降低。長時間運行的累積效應(yīng),造成定子絕緣老化。
小容量機組日常運行及檢修費用投入嚴(yán)重不足,重建輕管現(xiàn)象嚴(yán)重,只重視經(jīng)濟效益,對機組的日常檢修不重視。機組于1994年10月并網(wǎng)發(fā)電,已經(jīng)運行20多年,期間未對發(fā)電機組部分進行過大修,未及時發(fā)現(xiàn)定子絕緣老化的隱患。規(guī)程規(guī)定機組運行半年進行一次小修,4年進行一次大修。此機組長時間運行,只有發(fā)生故障,機組檢修時機組才停機,檢修故障部位,對其他部位不進行系統(tǒng)檢查,安全隱患不能及時發(fā)現(xiàn)處理。
此次改造更新綜合控制器,采用CPU集成控制,將機組的保護、控制功能集合在一起,完成機組操作、保護所有功能,但記錄、查詢功能不完善。此次事故定子電流的變化曲線無記錄,機組事故停機是過流保護動作跳出口開關(guān),還是機組短路后出口開關(guān)過流保護動作跳閘,無法分析判斷。
此機組上午09:42事故停機,此次是勵磁故障,低勵動作,反映出機組勵磁有問題,造成低勵事故原因很多,如發(fā)電機組定子出現(xiàn)絕緣損壞,勢必造成發(fā)電機電流增大,電壓降低,由于勵磁系統(tǒng)采用恒壓方式運行,進而引起勵磁電壓升高,電流降低,從而引起機組勵磁低勵事故。發(fā)“低勵”信號,應(yīng)對機組勵磁系統(tǒng)和定轉(zhuǎn)子進行檢查,不應(yīng)該復(fù)歸信號,檢查未發(fā)現(xiàn)問題就開機,不能體現(xiàn)“四不放過”原則。
通過對水輪機組長時間運行的狀態(tài)分析,并結(jié)合機組實際,應(yīng)該從以下幾個方面加強管理,避免事故的發(fā)生。
根據(jù)規(guī)程,結(jié)合機組運行狀態(tài)及運行時間,決定檢修方式。發(fā)現(xiàn)機組出現(xiàn)異常,運行噪音增大,應(yīng)及時檢修。同時做好機組運行技術(shù)檔案管理,及時填寫機組運行過程的問題,便于決定機組檢修方式及檢修時間。
類似型式的小容量機組較多,應(yīng)加強管理,進行全面檢查和檢修,確保設(shè)備安全運行。對每次機組檢修的部位及內(nèi)容進行登記,形成完整的設(shè)備技術(shù)檔案。
鑒于小容量機組運行實際情況和人員職責(zé)的單一,運行和檢修應(yīng)逐漸實行運檢一體化。加強人員培訓(xùn),從檢修和運行角度提高人員技術(shù)素質(zhì),及時發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。如發(fā)電機端部灰塵較厚,運行和檢修人員應(yīng)知道灰塵較厚會造成絕緣降低,冷卻效果變差,不利于定子散熱。設(shè)備更新后,應(yīng)及時組織人員培訓(xùn),從基本原理入手,掌握機組保護及控制系統(tǒng)。
機組控制及保護部分更新,投入運行時進行過校驗及傳動檢驗。此次定子線圈燒毀,定子B、C相短路事故后,應(yīng)重新對保護及控制系統(tǒng)進行校驗及傳動檢驗,并完善中控室事故信號。與綜合控制器廠家溝通,增加事故追憶功能。
機組保護對異常的反應(yīng),就是出現(xiàn)故障、事故信號,如出現(xiàn)信號應(yīng)引起足夠的重視,特別是軟故障,出現(xiàn)異常具有瞬時性,動作后瞬時消失,查找故障很難。應(yīng)該引起運行、檢修人員的足夠重視,采用因果分析方法,查找引發(fā)信號的原因,把故障消滅在初期。
按照事故“四不放過”原則,通過對發(fā)電機定子線圈燒毀事故原因進行分析,提出預(yù)防事故的措施,加強人員培訓(xùn)及設(shè)備管理,確保設(shè)備安全。我國在運行小容量機組較多,由于設(shè)備老化嚴(yán)重,管理水平低,運行費用較高,機組大多帶病運行。機組管理單位應(yīng)引起重視,加強管理,及時修復(fù)缺陷,確保機組運行安全。