一起灯泡贯流式机组水导瓦烧损的事故分析

第３３卷　第１期　云南水力发电　ＹＵＮＮＡＮ　ＷＡＴＥＲ　ＰＯＷＥＲ　一起灯泡贯流式机组水导瓦烧损的事故分析　刘松　（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明６５００５１）　摘要：通过对一起灯泡贯流式机组水导瓦烧损的事故分析，结合灯泡贯流式机组的特点，介绍整改方案，旨在引起设计及运行方对　灯泡贯流式机组的重视。　关奠词：灯泡贯流式机组；高位油箱　轴承油箱；润滑油　中豳分类号：ＴＫ７３３　．８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２０１７）叭一０ｌ３７—０３　ＤＯＩ．．１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－３９５１．２０１７．０１．０３６　ｌ　事故简介　某电站为灯泡贯流式机组。事故发生过程如　下：　定转速内需投入高压油，使轴瓦形成油膜，避免　在低速时油膜破裂导致烧坏轴瓦。所以每台机配　有一套高压油顶起装置，分别给组合轴承及水导　轴承供油。为保证高压油顶起装置能正常工作，　每台机组配置两台互为备用的高压油泵，通过装　１）上位机报１号机组轴承油箱２号低压油泵　电源消失。　２）上位机报ｌ号机组各润滑油流量低。　３）值班人员发现４００Ｖ厂用电馈电屏上的断　路器（为油泵提供电源）断开，手动合闸后，又跳闸。　４）上位机报ｌ号机组瓦温高报警。　于高压油总管上的压力开关来控制两台泵的启动　和停止。另外再单独配置１台高压直流油泵，当厂　用电消失时，通过电站直流电源为高压直流油泵供　电，保证高压油顶起装置的正常工作（事故发生时，　本工程高压直流油泵还未调试完成，所以未投入使　用）。　２．２电源消失　５）上位机报ｌ号机组瓦温过高事故停机。　６）检查发现１号机组水导瓦烧损。　２事故原因分析　从监控系统上位机发出的报警信号可得知，　机组瓦温过高导致事故停机，并且水导瓦烧损。　是什么原因导致机组瓦温过高？为什么机组瓦温　过高事故停机，没有保护住水导瓦，还使其烧损？　下面将根据上位机所发出的故障信号，结合灯泡　贯流式机组的特点，逐步分析事故原因。　检查油泵电机原理见图２，发现有如下问题：　１）控制系统不独立。２台高压油泵与两台低　压油泵，工作方式不同，但是共用１个控制柜，ｌ　套ＰＬＣ。　２）ｌ路动力电源。４台油泵电机的动力电源，　共用一路厂用电电源。一旦此路厂用电电源故障，　四台油泵将失去动力电源。　３）１路控制电源。４台油泵采用１路控制电源，　控制电源取自动力电源小母线。一旦厂用电电源　故障或断路器ＱＦ１０跳闸，将不能控制４台油泵。　４）１路ＰＬＣ电源。从动力电源小母线引１路　ＡＣ２２０Ｖ电源，经开关电源变换成ＤＣ２４Ｖ电源，　供ＰＬＣ及相关自动化元件。一旦厂用电电源故障　或断路器ＱＦ１ｌ跳闸，ＰＬＣ及相关自动化元件也　不能工作。　２．１润滑油系统简介　１）低压油泵。轴承润滑油采用外循环冷却方　式，润滑油由高位油箱经管道引入轴承，润滑轴　承后，热油经管道汇入轴承油箱，通过低压油泵　将热油经油冷却器冷却后，再送至高位油箱，如　此循环往返见图１。每台机组配置两台互为备用的　低压油泵，通过装于高位油箱的液位信号器来控　制两台低压油泵的启动和停止…。　２）高压油泵。由于灯泡贯流式机组的特殊性，　机组每次启动和停机过程中，转速在０～９０％额　＋　收穑日期：２０１６—０５－０９　５）ＱＦ４、ＱＦ５选择不合理。低压油泵电机额　定容量为２２ｋＷ，而断路器ＱＦ４、ＱＦ５的额定容　作者简介：刘松（１９７７），男，云南曲靖人，高级工程师，主要从事研究水电工程的控制、保护设计工作。　ｌ３８　云南水力发电　２０１７年第１期　图１　轴承润滑油外循环冷却系统图　Ｕ　Ｖ　Ｗ　。Ｕ　匝　匝　匝　巨　合理，是造成四台油泵电源消失的根本原因。　２．３润滑油流量低　圈２油泵电气接线图　量选择为１２５Ａ，明显偏大。当低压油泵电机发　生短路时，将直接造成越级跳闸，即直接跳开了　４００Ｖ厂用电馈电屏上的馈线断路器，导致油泵动　力电源和控制电源全部失电。　综上所述，油泵电源回路及控制回路设计不　机组润滑油存储于高位油箱中，一旦低压油　泵不能工作，高位油箱中的油量仅能维持机组运　行８分钟。所以，当油泵电源消失后，机组润滑　刘松　一起灯泡贯流式机组水导瓦烧损的事故分析　１３９　油将很快报出流量低信号。　２．４机组瓦温高报警及过高跳闸　由于灯泡贯流式机组结构的特殊性，组合轴　承及水导轴承没有油槽（但是组合轴承周围储有　一定量的润滑油），一旦高位油箱不能提供润滑油，　运行中的各轴承，特别是水导轴承，将处于“干磨”　状态，轴承瓦温将瞬间升高，触发紧急停机。所以，　在监控系统启动紧急停机至机组完全停止转动这　段时间，　“干磨”中的水导瓦烧损　。　２．５机组事故停机流程　事故发生前，上位机只报出各轴承润滑油流　量低信号，并未报出高位油箱油位状态信号。检　查设计图纸，发现高位油箱油位计的四个信号（油　位高、油位正常、油位低、油位过低）全部接入　轴承油箱的控制回路里。但是，油位过低信号实　际并未使用，即：轴承油箱的ＰＬＣ控制逻辑仅需　要油位正常、油位高、油位低３个信号。　机组事故停机流程里，启动机组事故停机的　信号中，也没有高位油箱的油位信号及轴承润滑　油的油流信号。所以，一旦机组的润滑油系统故障，　在发出瓦温过高紧急停机命令之前，机组的自动　控制流程再没有任何保护方式来保护机组，只能　依靠现场运行人员的经验来做相应的操作，这是　设计不完善的地方［３－４１ｏ　２．６现场运行环境及运行人员　现场检查发现，油泵控制柜布置在厂房最底　层，现场环境潮湿，边墙还有渗水现象。检查发现，　低压油泵电机有短路情况，所以导致了４００Ｖ厂用　电断路器合闸后又跳闸。另外，现场运行人员在　发现低压油泵不能启动，轴承润滑油流量低等情　况下，没有及时果断地采取手动停机等有效操作　方式，浪费了宝贵的时间　】。　２．７小结　综上所述，造成本次事故的直接原因为：　１）油泵电机的电源回路及控制回路设计不合理。　２）机组事故停机条件里没有考虑润滑油系统　故障情况。　３）运行人员经验不足　。　３整改方案　经过分析研究，决定做如下整改：　３．１油泵电源及控制回路修改　１）控制箱。为保证高压油泵与低压油泵的独　立性，将低压交流油泵与高压交、直流油泵分成　两个控制箱分别控制。　２）动力电源及控制电源。两台低压油泵的动　力电源分别取自４００Ｖ厂用电Ａ段和Ｃ段，采用　一对一直接供电方式。每台油泵的交流控制回路　电源分别取自其动力电源断路器的下端头（见图　３）。交流高压油泵的回路做相同修改。　（来自厂用电Ａ段）　（来自厂用电ｃ段）　Ａｌ　Ｂ１　Ｃ１　Ｎ１　Ａ２　Ｂ２　Ｃ２　Ｎ２　匝　巨　五　图３低压油泵整改后的电源接线图　３）ＰＬＣ电源。考虑到ＤＣ２４Ｖ电源不仅要　为控制箱的ＰＬＣ供电，还要为相关自动化元件　供电，所以从电站逆变电源屏引一回ＡＣ２２０Ｖ电　源，再从电站直流馈电屏引一回ＤＣ２２０ｖ电源。　两路电源在控制箱内通过开关电源，分别转换成　两路ＤＣ２４Ｖ电源，再切换成一路ＤＣ２４Ｖ电源，　为ＰＬＣ及相关自动化元件供电。见图４。　３．２机组事故紧急停机流程修改　１）高位油箱油位过低信号。在机组事故紧急　停机流程里增加高位油箱油位过低信号，一旦收　到此信号，监控系统立即启动紧急事故停机流程。　２）水导轴承润滑油流量过低信号。考虑到润　滑油的重要性，再增加水导轴承润滑油流量过低　信号，一旦收到此信号，监控系统立即启动紧急　事故停机流程。　４结语　本次事故，其实有很多机会可以避免其发生。　如果运行人员经验丰富，能够当机立断，在发现　低压油泵及高压油泵都不能启动，润滑油流量低　时，及时手动停机，　（下转第１５０页）　ｌ５Ｏ　云南水力发电　２０１７年第１期　表４绝缘盒更换前后直流泄漏电流对比表（¨Ａ）　新更换的绝缘盒绝缘漆和胶未全干而导致Ｃ相泄　漏电流仍然偏大。经过厂家和技术人员的分析，　绕组泄漏电流减小至合格范围内，今后我们将在　工作中，加强对１号机定子Ｃ相绝缘及泄漏电流　的跟踪分析，确保机组的安全稳定运行。　参考文献：　在２Ｕｅ的直流电压折算到交流电压已达到１．５２　，　经过厂家和中试所试验人员的同意后决定继续开　展工频交流耐压试验，２０１６年４月ｌ７日，测量发　电机定子绕组的吸收比合格的前提下，开展了１　…１常美生，张小兰．高电压技【Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００６．　［２】李建明，高压电气设备试验方法［Ｍ】．北京：中国电力出版社，　２００１．　号机定子绕组工频交流１．５倍额定电压电ｌｍｉｎ，　试验合格。２０１６年４月１８日，对１号发电机组定　［３】水利电力部西北电力设计院．电力工程电气设计手册（电气一次部　分）【Ｍ】．北京：中国电力出版社，１９９９．９．　［４］电力工业部电力规划设计总院．电力系统设计手册［Ｍ】．北京：中　国电力出版社。２０００．　［５】范锡普．发电厂电气部分［Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００４．　子绕组上下端部进行喷漆。２０１４年４月２１日，对　１号机定子绕组进行修后试验（直流耐压试验），　试验结果见表５，结果符合ＤＬ／５９６－１９９６　电力　设备预防性试验规程》。　表５　１号机定子绕组修后直流泄漏电流表（　Ａ）　【６１贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理【Ｍ］．３版。北京：中国电　力出版社，２００４．　［７１李光＿琦．电力系统暂态分析［ＭＩ．２版．北京：中国电力出版社，１９９５。　［８】陈珩．电力系统稳态分析［Ｍ］．２版．北京：中国电力出版社，　ｌ９９５．　【９】周鹗．电机学［Ｍ】．３版．北京：中国电力出版社，２０００．　［１Ｏ】南京工学院．电力系统［Ｍ】．北京：电力工业出版社，１９７９．　［１１】祯祥，吴国炎．电力系统分析［Ｍ】．北京：科学出版社，１９９３．８．　６结语　经过反复多次努力，终于使１号机定子Ｃ相　（上接第１３９页）　ＵＰＳ逆变电源ＡＣ２２０Ｖ　Ｎ　Ｌ　ＤＣ２２０Ｖ　【ｌ２】周鹗．电机学（Ｍ］．３版．北京：中国电力出版社，２０００．　［１３】吴天明，谢小竹，彭彬．电力系统设计与分析【Ｍ】．北京：国防工　业出版社，２００３．　出厂前完善，真正做到主后备控制，就能最大限　度地避免了后面的事故。　如果机组流程设计方能在瓦温过高紧急停机　之前，增加高位油箱油位过低或者润滑油流量过　低这些条件，也可避免机组轴瓦“干磨”，引起　开关电源　ＰＷ１　关电源　ＰＷ２　烧瓦。　因此，水电站是一个系统工程，要求各方都　严格要求，严把质量关，最大限度将事故消灭在　萌芽状态。　参考文献：　【ｉ】陶建民，刘建华．灯泡贯流式机组轴承润滑油系统设计［Ｊ］．西北水　电，２０１０．１０（３）：６２－６６．　［２】应恒晶．灯泡贯流式水轮发电机制造工艺概述【Ｊ】．机电技术，　２０１５．４（２）：６６－６９．　［３】ＮＢ／Ｔ　３５００４－２０１３水力发电厂自动化设计技术规范【Ｓ．ｓ］　ＤＣ２　蕊图４　ＰＬＣ电源接线图　ＰＬＶ　［４］ＤＬ／Ｔ　５０６５－２００９水力发电厂计算机监控系统设计规范【Ｓ．Ｓ］　［５王进才，浅谈灯泡贯流式机组运行中的几点经验［５］Ｊ】．水电站机电技　术，２０１５．３８（１２）：７－８．　及相关自动化元件　避免事故进一步扩大。　如果油泵设备厂的油泵电源及控制方式能在　［６】冯衍祥．灯泡贯流式机组运行中的若干问题［Ｊ】．水电站机电技术，　２００７．３０（５）：８－１２．