吳能文 柴芙蓉

摘要：一系列科學精準的順序調控流程是水電站水力發(fā)電機組順利運作的關鍵性基礎?；诖?，本文進一步分析水電站緊急事故停機評判基礎，詳盡地說明緊急事故停機流程規(guī)劃標準和實際緊急事故停機流程操作預案，詳盡地說明緊急事故停機流程內功率處置手段上的差異點以及相同點，同時要求相關人員在機組緊急停機的情況下提供減負荷操作或者甩負荷操作。本文將以某地水電站為例，該水電站在多次出現(xiàn)電網故障之后引發(fā)機組甩負荷，由于機組轉速超出115%一級過速而進行緊急事故停機。對此，本文將根據(jù)該水電站的實際狀況，進一步分析其動作流程，探尋影響停機的各方面原因，并提供針對性的措施建議，希望能夠給相同類型的事故提供有益的參考價值。

關鍵詞：水力;發(fā)電機組;緊急事故;停機;負荷;處理技術

1引言

伴隨我國水電行業(yè)地迅速發(fā)展，此時水力發(fā)電已經成為我國能源構成極為關鍵構成部分。水電站水力發(fā)電機組的順利穩(wěn)定運作情況不但會影響到機組本身的設施安全，同時還會影響到電網平穩(wěn)以及電廠運行維護工作者的生命健康。值得注意的是，機組在運作期間，常常會因為設施自身隱患、設施老舊、設施非正常工況運作或者運行人員誤操作等引發(fā)機組異常，從而出現(xiàn)一系列機組故障問題。為了防止產生重大水電站故障，采用針對性的安全技術方法，確保水力發(fā)電機組的順利平穩(wěn)運作，已經成為設計、建設及維護水電廠的重要一環(huán)。

在機組事故或者機組出現(xiàn)故障異常情況下，怎樣防止事故更大范圍擴散，保證機組在較短時期內移除事故點并停運到安全情況之下，已經成為各個水電設計所重視的焦點。在機組順序調控過程中，緊急停機回路屬于關鍵構成部分，已經成為機組出現(xiàn)事故時安全可靠停機的關鍵保障，機組緊急停機回路已經成為監(jiān)督設計水電站期間的必要一環(huán)。當下我國國內各水電站在機組緊急事故停機流程處置上具有明顯統(tǒng)一性，不過在流程內的機組負荷處置手段具有一定差異性。部分電廠采取直接甩負荷的手段予以處置，部分電站采取減負荷再解列的手段開始處置，本文將對其進行詳細地闡述，希望能夠給同行帶來一定的參考價值。

2機組緊急停機流程觸發(fā)基礎、規(guī)范條件及處置方法

通常來說，水力機組緊急停機信號常常涵括諸多的內容，比如說機組二級電氣過速訊息、機組機械過速訊息、機組緊急停機按鈕活動、調速器緊急停機按鈕活動、水淹廠房緊急停機訊息、迅速門下滑到事故方位等等。上文所提及的訊息活動都將會進一步觸發(fā)機組緊急事故停機環(huán)節(jié)。根據(jù)我國水力發(fā)電廠自動化設計技術規(guī)范，當下已經對機組出現(xiàn)緊急事故停機時機組停機流程展開了闡述，比如說，如果機組出現(xiàn)過速等事故，那么緊急停機的環(huán)節(jié)就可以解釋為轉速上升到前一上限，同時調速器主配壓閥拒動的過程中開啟過速限制裝置，倘若沒有設置過速限制裝置，那么就可以迅速關上快速事故閘門或者進水閥。如果轉速上升到第二上限，那么就可以閉合迅速事故閘門或進水閥。在機組功率下降到將近為零的情況之下，通常會出現(xiàn)一系列跳閘問題、滅磁問題或者停機問題。

值得注意地是，我國水電廠在機組緊急事故停機期間，在處理負荷的過程中常常包括兩種形式。機組在出現(xiàn)緊急事故停機之后，機組在同一時間內下發(fā)跳發(fā)電機出口斷路器開關、調速器緊急停機等等指令。在上述環(huán)節(jié)之中，機組會在短時間內甩掉所帶全部的負荷，而且在此時也會中止機組水源，在機組及電網斷開，同時機組導葉閉合之后移出勵磁系統(tǒng)，投入機械制動系統(tǒng)之后再進一步從油、氣、水系統(tǒng)退出。除此之外，機組在出現(xiàn)緊急事故停機之后，機組率先下發(fā)調速器緊急停機、調速器事故停機及閉合進水口事故門指令。機組所帶功率低于設定取值或者導葉閉合到空載方位之下，下發(fā)跳發(fā)電機出口斷路器閉合指令。在上述環(huán)節(jié)之中，相關的操作人員要注意及時阻隔掉機組水源，等到機組功率下降到設定值的情況下，方可和電網進行斷開處理。

3緊急事故停機期間負荷處理方式分析

機組緊急事故停機觸發(fā)的基本條件就涵括人工干預、水淹廠房、閘門故障和機組過速等等。誘發(fā)上述問題的因素就主要劃分成機組電氣事故以及機組機械事故。一旦機組出現(xiàn)電氣事故，那么電氣故障就會在相當短的時間里給機組帶來威脅，為避免事故進一步擴散，那么就要求將機組以及系統(tǒng)彼此解列開來，而且考慮到電氣事故大多都會損害到逆變滅磁的投入基本條件，那么就要求跳發(fā)電機滅磁開關裝置。在這個過程中，機組繼電保護系統(tǒng)在短時間內活動，從而就能夠將機組及系統(tǒng)的電氣相互隔離開來，作為機組電氣故障的后備系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)在這個時候也能夠開啟電氣事故停機流程，同時在短時間內當作跳開機組出口斷路器開關設施。如果機組甩負荷引發(fā)機組二級電氣過速問題，那么機組緊急停機流程就會被漸漸開啟。在這樣的條件下，機組緊急停機流程采取后者流程，在較短的時間內阻隔機組水源，從而機組停下即可。

通常在機組出現(xiàn)機械事故的情況下，那么調速器故障就使得機組在短期內轉速上升，在機組轉速超出限定值的情況下，就會影響到機組緊急停機環(huán)節(jié)。上述現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，那么機組不會產生不良電氣事故，于是相關人員就不要求

機組和系統(tǒng)馬上做到電氣隔離，防止機組過速變成事故處置的重要矛盾。迅速阻隔機組水源就變成了機組緊急停機環(huán)節(jié)的重要操作活動，在這個時候就要求相關操作人員在第一時間內啟動調速器緊急停機電磁閥及事故停機電磁閥，接著再閉合機組進水口閘門。事實上，機組有無和電網解列在很大程度上不會干擾到機組水源供應情況，所以如果機組負荷靠近零或者導葉處在空載方位之下，而接著再進一步執(zhí)行跳發(fā)電機出口斷路器活動，從而讓機組和電網彼此切斷，此時就不會使得事故進一步擴散。倘若機組緊急停機期間，其阻隔水源以及跳發(fā)電機出口斷路器在同一時間開展，那么機組迅速甩負荷，此時就會給電網帶來大功率突變撞擊，在此期間還會使得機組自身過速或者進一步加劇過速程度，這一系列活動不但會影響到電網的順利平穩(wěn)運作，同時還會給機組招致一系列不良危害。

4工程案例

本工程中，某電站屬于大（Ⅰ）型水力發(fā)電站，以水力發(fā)電作為主要目標，該水電站自2010年開始投入商業(yè)運作，官方要求其可允許運營周期是25年。同時，該水力發(fā)電站采取一管雙機引水的主要方式，通過引水隧洞或者引水壓力鋼管，進一步由水庫進行引水，在廠房前漸漸分叉到電站兩個混流式水輪發(fā)電機組，每個水輪機發(fā)電機組都配備了專門的雙重錘液控蝶閥裝置。不僅如此，該電站裝機容量大約為2×50MW，平均每年發(fā)電量大約是4.93×108kW·h。與此同時，電站電能通過兩回115kV線路漸漸向外輸出，而發(fā)電機、變壓器采取單元接線，電站控制過程中，常常要應用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，同時依據(jù)“無人值班，少人值守”展開設計。

考慮到所在區(qū)域電網總容量相對很小，所以在暴雨氣候之下常常會因為一系列雷擊問題而引發(fā)不良電網故障問題。尤其是在近幾年發(fā)展過程中，運作期間總是會產生電網故障引發(fā)機組甩負荷，如果機組轉速小于115%一級過速報警，那么接著就出現(xiàn)緊急事故停機的異常狀況。一般條件之下，機組甩負荷期間，機組通過短期過速，利用調速器在第一時間內開始調控，最終會穩(wěn)固于發(fā)電機空載運作狀態(tài)之下。而機組一級過速通常僅是作用到報警，一旦機組一級過速，那么調速器失靈就會導致主配壓閥拒動，如此一來就需要進行緊急事故停機。如果每次甩負荷均將引發(fā)機組停機問題，那么這就不可避免地影響機組的平穩(wěn)程度，嚴重時還會影響到恢復發(fā)電運行。

5水電站工程案例事故原因分析

依據(jù)對過往停機過程信號登記信息查詢，電站由于電網故障引發(fā)機組甩負荷的時候，此時調速器就會在第一時間內進行回應，而導葉在既定時間內就會全部關上，信號反饋順利。所以，相關人員要求對緊急事故停機流程展開必要的核查分析。在設計電站控制流程的過程中，由于調速器上送計算機監(jiān)控的主配方位信號采取的是常閉接點信號，導葉停止或啟動的情況下，主配方位信號聯(lián)通在一塊兒，導葉閉合期間主配方位信號阻隔。機組甩負荷的過程中，調速器調控導葉智能化閉合到全關，在這個時候主配方位上的信號阻斷。如果機組導葉全部關閉，那么調速器主配壓閥恢復到原來，主配方位信號聯(lián)通。在導葉閉合期間，機組轉速表現(xiàn)出最開始上升接著再降低的態(tài)勢。在本次研究中，若機組轉速超出115%，同時調速器主配方位閉合的狀況下，機組緊急停機并關蝶閥流程就需要繼續(xù)進行計時。如果5秒之后機組轉速依然維持在超過115%的情況下，同時調速器主配方位信號依然處在閉合情況下，那么PLC就要繼續(xù)開啟緊急停機，同時要閉合蝶閥環(huán)節(jié)。再計時5.1秒之后，導葉依然處在全關方位，調速器主配方位信號處在閉合情況，機組轉速仍然超過115%，在此時PLC開啟了緊急停機，而且還閉合蝶閥的環(huán)節(jié)。值得注意的是，機組在甩負荷之后，調速器主配活動就會把導葉全部關閉，接著主配方位斷開，此次因為機組負荷相對比較少，那么導葉開度就很低，只要求計時3秒之后，機組轉速就漸漸降低到115%之下，所以機組控制流程沒有開啟緊急停機關蝶閥環(huán)節(jié)，而是正常把機組保持在空載情況下。

6解決措施分析

依據(jù)上述分析，機組甩負荷后開啟緊急事故停機的關鍵性原因就在于，機組甩負荷的過程中，雖然導葉已經全部閉合，此時相關人員要確保機組轉速低于115%的持續(xù)時長超出程序設定計時時長，機組PLC依然會開啟機組緊急事故停機環(huán)節(jié)。為了處理好上述問題，此時可以采取兩種解決方法，具體來說，首先，進一步提升計時設定的實際取值，盡可能地繞開機組超出115%轉速的時間節(jié)點。其次，針對調控流程中有關轉速超出115%的處理程序段，相關人員要增設一處條件，也就是利用導葉全關訊號對這一流程予以閉鎖。不過如果采用前一種方法，比如增設計時設定取值，那么極易導致調速器主配壓閥出現(xiàn)故障異常時，很難在第一時間回應啟動緊急事故停機，如此一來，就提升機組的安全風險系數(shù)。值得注意的是，機組調速器主配方位復歸的時候，導葉已經全部關閉，所以就需要選取導葉全關信號當作閉鎖的基本條件。

7結束語

綜上所述，在上述案例之中，相關人員通過對機組事故停機流程地進一步優(yōu)化調整，同時通過反復地操作核查，該大型水力發(fā)電站有效地避免了由于電網故障甩負荷而引發(fā)的一系列停機等問題。如此一來就說明，相關人員在有關轉速超出115%處理程序段之中，相應地增設導葉全關信號，在一定程度上可以對該流程予以閉鎖，值得被進一步地推廣應用。除此之外，綜合機組緊急事故停機基本條件，緊急停機流程執(zhí)行預案及其結果，這就不難看出，機組在緊急停機過程中務必要遵循既定的規(guī)范條例，遏制機組水源之后核查此時機組負荷，等到機組負荷低于設定取值的情況下，接著再進一步跳發(fā)電機出口斷路器裝置。考慮到現(xiàn)如今水力機組事故故障類型多元，比如說機械事故故障、電氣事故故障、緊急事故故障都不可避免地會影響到此時機組的順利運作，所以相關的流程設計人員務必要根據(jù)實際情況，全面地考量各個事故故障觸發(fā)的普遍性條件，同時系統(tǒng)化地考慮各個不同控制流程對機組運作所帶來的影響，于是就可以編制出一系列操作可行的控制流程方案，確保機組能夠安全順利運作。

參考文獻

[1]彭德民，王明軍，劉德龍，等.水力發(fā)電機組緊急事故停機負荷處理方案分析[J].水電站機電技術，2019（03）：19-20.

[2]唐紅兵.水電站機組甩負荷停機原因分析及處理措施[J].中國設備工程，2019（21）：109-110.

[3]劉秋華.大中型水電站機組事故停機控制回路設計[J].水力發(fā)電，2015（08）：71-73.

作者簡介：吳能文（1976-），男，漢族，四川儀隴縣人大專，助理工程師，主要從事水電運行工作。

柴芙蓉（1983-），女，漢族，四川南部縣人本科，助理工程師，主要從事水電運行工作。