胡金平

（云南華電梨園公司，云南 麗江674100）

0 前言

梨園水電站位于云南省麗江市玉龍縣（右岸）與迪慶州香格里拉縣（左岸）交界的金沙江中游河段，是金沙江中游河段一庫(kù)八級(jí)的第3級(jí)，上游與兩家人水電站相銜接，下游為阿海水電站。電站裝機(jī)容量2400MW，單機(jī)600MW，共4臺(tái)；機(jī)組采用福伊特公司的HLV186-LJ-815立軸金屬蝸殼混流式水輪機(jī)[1]和阿爾斯通公司的SF600-64/16880三相、立軸半傘式、密閉自循環(huán)空冷、同步發(fā)電機(jī)[2]。主接線為3/2接線方式，兩回出線分別送至金官換流站、阿海水電站（阿海水電站再經(jīng)2回線路送至金官換流站），金官換流站交流側(cè)通過(guò)太金雙線與云南電網(wǎng)連接，直流側(cè)經(jīng)金中直流與廣西桂中換流站連接。

水電廠廠用電系統(tǒng)若供電可靠性差，發(fā)生全廠交流系統(tǒng)失電可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)解列，廠房動(dòng)力設(shè)備失電，處理不及時(shí)或不正確有可能造成事故擴(kuò)大，發(fā)電機(jī)組主、輔設(shè)備損壞或全廠停電[3]。機(jī)組自用電是指與機(jī)組運(yùn)行直接有關(guān)的廠用負(fù)荷用電，包括機(jī)組高壓油頂起裝置油泵、水導(dǎo)軸承外循環(huán)油泵等，梨園水電站機(jī)組自用電一旦消失，就可能造成機(jī)組推力軸承瓦、水導(dǎo)軸承瓦燒壞事故。

1 廠用電正常運(yùn)行方式

1.1 廠用電接線方式

如圖1所示，梨園水電站廠用電采用10kV和400V兩級(jí)電壓供電[4]，10kV供電系統(tǒng)分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5段，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段相鄰段之間設(shè)有一個(gè)聯(lián)絡(luò)斷路器，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段與Ⅴ段之間均設(shè)有兩個(gè)聯(lián)絡(luò)斷路器。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段電源分別取自與主變1B、2B、3B、4B 低壓側(cè)直接相連的廠高變 11B、12B、13B、14B，Ⅴ段電源取自電站10kV外來(lái)電源（施工變電站）。400V廠用電母線均分為A、B兩段，每段電源取自對(duì)應(yīng)的10kV廠用電系統(tǒng)（如廠低變21B電源取自10kV斷路器0021）。

1.2 廠用電備用電源自投裝置

梨園水電站10kV廠用電備用電源自投裝置只有4種備自投方式，分別適用于4種運(yùn)行方式。即：①10kV廠用電Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母線分段運(yùn)行，由廠高變供電；②Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，Ⅲ、Ⅳ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，由廠高變供電；③兩段母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，另兩段母線分段運(yùn)行，由廠高變供電；④10kV廠用電Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母線分段運(yùn)行由廠高變供電，且Ⅴ段帶電運(yùn)行。不屬于上述4種運(yùn)行方式時(shí)，則10kV備自投功能失效。

400V廠用電備用電源自投裝置采用國(guó)電南自公司PSP691U（A）備自投裝置[5]，裝置有且僅有1種備自投方式，即母聯(lián)自投方式：A、B段分段運(yùn)行，2臺(tái)廠低變各帶1段母線運(yùn)行，當(dāng)某一進(jìn)線電源故障或因其他原因被斷開(kāi)（手跳除外），母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘，轉(zhuǎn)為A、B段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，且只動(dòng)作1次。

圖1 梨園水電站10kV廠用電及400V自用電接線簡(jiǎn)圖

1.3 廠用電正常運(yùn)行方式

正常情況下，10kV廠用電Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段獨(dú)立運(yùn)行，相鄰段母線互為備用；10kV廠用電Ⅴ段處于明備用狀態(tài)，帶電空載運(yùn)行；柴油發(fā)電機(jī)組1CF作為電站的保安電源，處于冷備用狀態(tài)；10kV備自投裝置正常投入。400V廠用電A、B段分段運(yùn)行，A、B兩段電源互為備用；400V備自投裝置正常投入。

2 機(jī)組自用電消失風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)及預(yù)控

2.1 機(jī)組自用電消失的后果辨識(shí)

2.1.1 水導(dǎo)軸承燒瓦風(fēng)險(xiǎn)

梨園水電站機(jī)組水導(dǎo)軸承由水導(dǎo)瓦、上油箱、下油箱、油循環(huán)冷卻系統(tǒng)及自動(dòng)化元件部件等組成[6]。16塊水導(dǎo)瓦均勻布置于水導(dǎo)上油箱內(nèi)。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，水導(dǎo)上油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油小部分順著油封環(huán)與大軸間的間隙漏至下油箱，大部分漫過(guò)溢流板經(jīng)回油孔回到下油箱，再經(jīng)外循環(huán)油泵通過(guò)均布在軸承座內(nèi)側(cè)的16根油管對(duì)大軸進(jìn)行噴射冷卻，回到上油箱。若機(jī)組自用電突然消失，水導(dǎo)外循環(huán)油泵停運(yùn)，上油箱的油順著油封環(huán)與大軸間的間隙漏至下油箱，上油箱油位降低，油失去換熱冷卻，水導(dǎo)瓦瓦溫將會(huì)迅速上升，由于梨園水電站未投入機(jī)組瓦溫和振擺保護(hù)（擔(dān)心其誤動(dòng)），短時(shí)間內(nèi)就很有可能燒壞水導(dǎo)瓦；水導(dǎo)瓦燒壞后，振擺失控，則可能釀成更大事故。

2.1.2 推力軸承燒瓦風(fēng)險(xiǎn)

梨園水電站機(jī)組推力軸承為雙層烏金瓦、小彈性支柱簇支撐。配有高壓油頂起裝置，用于機(jī)組在啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中轉(zhuǎn)速小于95%Ne時(shí)給推力軸承瓦面注入高壓油以保護(hù)瓦面，保證機(jī)組的安全運(yùn)行[7]。若機(jī)組在開(kāi)、停機(jī)過(guò)程中，自用電突然消失，推力高頂油泵停運(yùn)，則可能燒壞推力瓦。

2.2 機(jī)組自用電消失的原因辨識(shí)及預(yù)控措施

2.2.1 GIS失電導(dǎo)致全廠廠用電消失風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)控措施

正常情況下GIS帶全廠廠用電運(yùn)行，GIS失電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致廠用電消失、機(jī)組事故停機(jī)時(shí)無(wú)自用電，可能燒壞推力軸承瓦、水導(dǎo)軸承瓦。

（1）GIS失電可能原因分析

1）梨園至金官線路跳閘（包括梨金甲線、梨阿線+阿金雙線），梨園與金官換流站失去連接后，機(jī)組高頻保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

2）金官換流站聯(lián)網(wǎng)低功率閉鎖功能投入時(shí)，若太金甲、乙線跳閘，孤島判別裝置檢測(cè)出金中直流由聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島運(yùn)行，且太金甲、乙線功率均低于50MW，此時(shí)孤島低功率閉鎖功能激活，如若金中直流運(yùn)行雙極功率小于1100MW，則孤島低負(fù)荷閉鎖動(dòng)作，直流雙極閉鎖，向梨園、阿海發(fā)送直流停運(yùn)信號(hào)并下達(dá)全切令，梨園阿海機(jī)組全部解列。

3）孤島方式下，金中直流單極運(yùn)行，單極運(yùn)行功率高于孤島直流極閉鎖切機(jī)動(dòng)作門檻值150MW，發(fā)生單極閉鎖故障時(shí)，金官穩(wěn)控下達(dá)全切令，梨園阿海機(jī)組全部解列。

4）孤島方式下，金中直流雙極運(yùn)行，雙極運(yùn)行功率高于孤島直流極閉鎖切機(jī)動(dòng)作門檻值150MW，發(fā)生雙極T1時(shí)間內(nèi)相繼閉鎖故障時(shí)，金官穩(wěn)控下達(dá)全切令，梨園阿海機(jī)組全部解列。

（2）運(yùn)行方式薄弱時(shí)，需提前采取預(yù)控措施應(yīng)對(duì)GIS失電

1）10kV廠用電Ⅴ段停電且500kV出線單線路運(yùn)行時(shí)，將柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)帶10kV廠用電Ⅰ段及Ⅱ段，且只供電至機(jī)組自用電A段，自用電B段由GIS供電；其他400V廠用電B段聯(lián)絡(luò)A段運(yùn)行，由GIS供電；退出10kV及400V備自投裝置；切除運(yùn)行機(jī)組筒閥3臺(tái)回油泵。同時(shí)，盡量減少10kV廠用電Ⅴ段停電、施工變電站停電的可能及時(shí)間。

2）10kV廠用電Ⅴ段停電且500kV雙線路運(yùn)行時(shí)，將柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)熱備用且切至遠(yuǎn)方自動(dòng)模式；439斷路器處工作位置、遠(yuǎn)方模式、二次空開(kāi)合閘；0095、0091斷路器處工作位置、遠(yuǎn)方模式、二次空開(kāi)合閘。

3）10kV廠用電Ⅴ段運(yùn)行，500kV單線路運(yùn)行但線路伴有山火等惡劣天氣時(shí)，將Ⅴ段倒閘至聯(lián)絡(luò)Ⅲ、Ⅳ段運(yùn)行。

4）10kV廠用電Ⅴ段運(yùn)行，金中系統(tǒng)直流輸送功率低于1100MW時(shí)，加強(qiáng)廠用電Ⅴ段運(yùn)行監(jiān)視及巡檢，將柴油發(fā)電機(jī)組及相關(guān)斷路器轉(zhuǎn)至熱備用狀態(tài)。

5）孤島運(yùn)行時(shí)，將Ⅴ段倒閘至聯(lián)絡(luò)Ⅲ、Ⅳ段運(yùn)行，將柴油發(fā)電機(jī)組及相關(guān)斷路器轉(zhuǎn)至熱備用狀態(tài)，必要時(shí)，選取某臺(tái)機(jī)組與并網(wǎng)機(jī)組分廠運(yùn)行，帶廠用電Ⅰ、Ⅱ段。

2.2.2 廠用電系統(tǒng)故障導(dǎo)致自用電消失風(fēng)險(xiǎn)分析

400V自用電母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，400V母線至主變范圍內(nèi)任一設(shè)備故障，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)組自用電失電。

預(yù)控措施：減少400V機(jī)組自用電母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行的可能和時(shí)間；400V母線必須聯(lián)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，減少對(duì)應(yīng)機(jī)組開(kāi)機(jī)的可能；400V母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，對(duì)應(yīng)機(jī)組必須開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，加強(qiáng)機(jī)組自用電母線及其對(duì)應(yīng)主變、廠高變、10kV母線、廠低變的巡檢、監(jiān)視。

2.2.3 誤操作導(dǎo)致自用電消失風(fēng)險(xiǎn)分析

400V自用電母線倒閘時(shí)，誤操作可能導(dǎo)致自用電雙段母線失電。

預(yù)控措施：盡量不要在機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)行運(yùn)行機(jī)組自用電相關(guān)的廠用電倒閘操作，必須進(jìn)行倒閘操作時(shí)，禁止自用電兩段母線同時(shí)失電，禁止單段母線長(zhǎng)時(shí)間停電，需要對(duì)某段母線斷電前，先確保另一段母線獨(dú)立運(yùn)行正常。

3 機(jī)組自用電消失應(yīng)急處置措施

3.1 全廠機(jī)組事故停機(jī)所需用電功率分析

從設(shè)計(jì)上考慮，只要調(diào)速器和筒閥油位油壓正常，即使油泵不啟動(dòng)，也可以滿足導(dǎo)葉或筒閥動(dòng)水從全開(kāi)至全關(guān)；制動(dòng)氣空壓機(jī)即使不啟動(dòng)，也能滿足4臺(tái)機(jī)事故停機(jī)時(shí)機(jī)械制動(dòng)的用氣量。但是，正常情況下，單臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)，需要持續(xù)性用電功率約130kW（高頂油泵45kW、推力外循環(huán)油泵55kW、水導(dǎo)外循環(huán)油泵7.5kW，發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備20kW），需要間斷性用電功率約430kW（筒閥兩臺(tái)油泵同時(shí)運(yùn)行320kW、調(diào)速器油泵110kW）。上述電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)則需要約560kW，而柴油機(jī)額定功率只有1500kW、連續(xù)1h過(guò)負(fù)荷能力為1650kW（110%），正常情況下柴油發(fā)電機(jī)組只能保證兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)用電功率需求。

實(shí)際上，筒閥一臺(tái)油泵即可滿足機(jī)組正常運(yùn)行及停機(jī)需求，且筒閥油罐油壓下降緩慢、油泵約1d才啟動(dòng)一臺(tái)次，因此，極端情況下，若出現(xiàn)V段停電、3臺(tái)或4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行工況時(shí)，為滿足柴油發(fā)電機(jī)帶自用電運(yùn)行后停機(jī)用電功率需求，應(yīng)切除運(yùn)行機(jī)組筒閥3臺(tái)油泵，保留1臺(tái)筒閥油泵投入。那么全廠失電時(shí)，單臺(tái)機(jī)組用電需求減少為400kW，柴油發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷110%運(yùn)行時(shí)能滿足4臺(tái)機(jī)停機(jī)用電功率需求。

3.2 保自用電應(yīng)急處理基本原則

快速恢復(fù)機(jī)組自用電，保障機(jī)組停機(jī)過(guò)程中不燒壞水導(dǎo)瓦及推力瓦是重中之重。因此，任何情況下都必須優(yōu)先將廠用電送至機(jī)組自用電。黑啟動(dòng)等待保自用電正常后再考慮。

3.3 GIS失電導(dǎo)致自用電消失的應(yīng)急處理措施

3.3.1 10kV 廠用電Ⅴ段運(yùn)行

GIS失電導(dǎo)致廠用電消失時(shí)，迅速檢查10kV廠用電備自投裝置正確動(dòng)作，否則檢查或斷開(kāi)Ⅲ、Ⅳ段進(jìn)線及聯(lián)絡(luò)斷路器，分別合上Ⅴ段至Ⅲ、Ⅳ段間的聯(lián)絡(luò)斷路器0305、0405，直接將Ⅴ段倒閘送電至Ⅲ、Ⅳ段，檢查機(jī)組自用電運(yùn)行正常，并檢查水導(dǎo)油泵及高頂油泵恢復(fù)運(yùn)行正常，必要時(shí)，手動(dòng)投入。后續(xù)再考慮送電至10kVⅠ、Ⅱ段及400V廠用電A段、黑啟動(dòng)等。

3.3.2 10kV 廠用電Ⅴ段停電

GIS失電導(dǎo)致廠用電消失時(shí)，遠(yuǎn)方快速啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，檢查或斷開(kāi)Ⅰ、Ⅱ段所有進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)、饋線斷路器及 0095，合上 439、0091、0102，合上 0021、0025、0023、0027，只送電至 400V 自用電A段。

3.3.3 注意事項(xiàng)

（1）恢復(fù)過(guò)程中，做好機(jī)組停機(jī)流程監(jiān)視，重點(diǎn)監(jiān)視轉(zhuǎn)速可控、導(dǎo)葉15s內(nèi)快速全關(guān)、筒閥開(kāi)度正常，若有不可控過(guò)速風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可上位機(jī)落下筒閥或按下繼保室落門按鈕。

（2）事故處理人力不夠時(shí)，對(duì)領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)度可先不做匯報(bào)及應(yīng)答，全力保障機(jī)組自用電快速恢復(fù)。

4 結(jié)語(yǔ)

梨園水電站由于其機(jī)組的特殊性，機(jī)組自用電消失時(shí)，水導(dǎo)軸承瓦和推力軸承瓦燒壞風(fēng)險(xiǎn)高，運(yùn)行人員應(yīng)在不同薄弱的運(yùn)行方式下預(yù)先采取對(duì)應(yīng)的預(yù)控措施、準(zhǔn)備好應(yīng)急處理方案，并在班前會(huì)做好事故預(yù)想，模擬事故處理過(guò)程。自2014年投產(chǎn)以來(lái)，從未發(fā)生自用電消失事件，還快速處理過(guò)水導(dǎo)油泵跳閘、推力油泵跳閘等高風(fēng)險(xiǎn)事件，充分證明了機(jī)組自用電消失風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和預(yù)控措施的可行性、可靠性。