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提高三峽機組運行可靠性的途徑論文
摘要：2003年7月三峽機組順利投產(chǎn)，極大地緩解了全國的“電荒”局面。然而，機組投產(chǎn)初期運行可靠性較低，強迫停運次數(shù)較多，給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成了一定的影響。經(jīng)分析，三峽主機運行穩(wěn)定可靠，造成強迫停機的主要原因是機組輔助系統(tǒng)設(shè)計不合理、自動化元器件故障率高等。針對這一問題，三峽工程的運行和技術(shù)管理人員提出并實施了60余項反事故技改措施，優(yōu)化、完善了機組保護和控制邏輯，有效地提高了機組運行可靠性。
關(guān)鍵詞：三峽機組可靠性分析
1背景
2003年7月10日，三峽左岸電站首臺機組并網(wǎng)投產(chǎn)發(fā)電，在半年時間內(nèi)有6臺單機容量為70萬kW的水輪發(fā)電機組相繼投產(chǎn)，創(chuàng)造了裝機投產(chǎn)速度的世界之最。三峽機組的投產(chǎn)對全國電力短缺無疑是及時雨，投產(chǎn)當(dāng)年發(fā)電量達到86億kW?h，極大地緩解了“電荒”局面。然而，與所有新投產(chǎn)電廠一樣，機組進入穩(wěn)定運行期有一個過程，在此階段機組相繼出現(xiàn)了多次強迫停運，運行可靠性較低。
由于三峽機組是我國首次從國外引進的70萬kW水輪發(fā)電機組，單機容量大，一旦故障停運對系統(tǒng)影響大，加之三峽工程長期受到人們的關(guān)注，因此其機組運行可靠性一度成為各界關(guān)心的問題。
針對機組投運初期運行可靠性低的問題，三峽電廠在外方和安裝單位的配合下，在半年的時間內(nèi)提出并實施了60余項反事故技改措施，優(yōu)化、完善了機組保護和控制邏輯，有效地提高了機組運行可靠性，機組強迫停運次數(shù)從2003年初始的0.7次/臺月下降到2004年0.13次/臺月。
2三峽機組運行可靠性狀況及強迫停運原因分析
三峽機組投產(chǎn)以來強迫停運26次，2003年半年內(nèi)強迫停運16臺次，2004年前10個月強迫停運10臺次。造成強迫停運的原因主要可歸納為以下幾類。
2.1設(shè)備或自動化元器件故障造成停機
新設(shè)備或器件故障是造成停機的主要原因，14臺次的強迫停運全部由機組輔助設(shè)備、自動化元器件失效引起。
�、抛詣踊刂�、檢測元件故障。5次機組強迫停運由自動化控制、檢測元件故障引起，主要故障點集中在：油位傳感器電源模件、密封水測溫電阻、局放檢測裝置測量電容、接力器鎖錠接點、低油壓傳感器;
⑵自動裝置內(nèi)模板損壞。3次機組強迫停運由監(jiān)控系統(tǒng)、勵磁裝置、繼電保護裝置模板損壞引起；
�、亲詣友b置制造工藝問題。5號機調(diào)速器盤因內(nèi)部48V電源線配線工藝不良，在機組運轉(zhuǎn)中震動引起端子接觸不良，調(diào)速器開機令繼電器自保持回路失電，調(diào)速器快速關(guān)閉導(dǎo)葉造成停機，該故障引起機組強迫停運22次；
�、榷ㄗ永鋮s系統(tǒng)純水泵故障。三峽機組定子線棒采用純水強迫循環(huán)冷卻方式，兩臺純水泵，一臺工作，一臺備用，兩泵全部停運時機組停機。雖然由此引起的機組強迫停運僅有１次，但是電磁型純水泵故障率極高，從機組調(diào)試至今已有十多臺損壞，機組投產(chǎn)后多次停機消缺。三峽是國內(nèi)首家使用75kW電磁泵的電廠，國外實例也很少見，電磁泵軸承燒壞的機理還在進一步研究中；
�、稍O(shè)備損壞。2004年7月26日，11號機組交接并網(wǎng)運行后約2小時勵磁變B相著火，變壓器溫度保護動作停機，經(jīng)查，故障由低壓側(cè)匝間短路引起。三峽機組投產(chǎn)以來僅發(fā)生這一次高壓設(shè)備故障；
⑹4F大軸絕緣降低，絕緣監(jiān)視保護動作跳閘停機。
2.2安裝、調(diào)試質(zhì)量問題造成強迫停機
安裝、調(diào)試質(zhì)量問題表現(xiàn)在：電流互感器極性接反，兩次引起繼電保護誤動停機3臺次；調(diào)速器主接力器位移傳感器安裝不牢固，造成機組溜負荷保護出口跳閘停機1次；調(diào)速器接力器鎖錠接點安裝不良，運行中抖動，使調(diào)速器開機令復(fù)歸，機組解列停機1次。
2.3機組輔助設(shè)備電源問題造成強迫停機
機組輔助設(shè)備電源問題主要表現(xiàn)在兩個方面：
一是機組輔助設(shè)備供電可靠性低。三峽電站廠用電來自于機組自供電和廠外施工電源，機組從3號機組開始僅單號機配置有廠用變壓器，投產(chǎn)初期機組較少廠用電系統(tǒng)并未形成，因此只能依靠外部施工電源作為主供電源，而三峽電站地處多雷區(qū)，施工電源覆蓋面廣，接線復(fù)雜，可靠性較低，倒換頻繁，因而極易引起組輔助設(shè)備失電。2003年8月24日，雷擊造成三峽壩區(qū)施工電源跳閘，造成三峽首批投產(chǎn)的4臺機組相繼停機，全站停電。
二是機組輔助設(shè)備對電源的適應(yīng)性差。在一路交流電源消失、或短時消失又恢復(fù)后裝置不能正常工作。存在上述問題的輔助系統(tǒng)有：
�、偶兯到y(tǒng)；
⑵壓油裝置；
⑶推導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承外循環(huán)油泵裝置；
⑷其他現(xiàn)地控制/測量設(shè)備。
造成輔助設(shè)備對電源的適應(yīng)性差的原因在于輔助設(shè)備電源設(shè)計存在以下缺陷：
�、泡o助設(shè)備控制電源采用單電源設(shè)計，或雙輸入電源但不能實現(xiàn)無擾動切換，或雙輸入電源但至弱電的變換裝置共用，一旦失電則其“開機令”自保持返回，使被控動力設(shè)備停運；
�、圃趧恿﹄娫聪Э刂蒲b置在發(fā)出故障報警的同時閉鎖了動力設(shè)備的運行，以致在動力電源恢復(fù)后不能自動啟動，除非人為現(xiàn)場恢復(fù)故障。
例如，ALSTOM機組水導(dǎo)瓦采用外循環(huán)油泵冷卻，油泵控制裝置采用雙交流輸入、單220V/48V變換裝置，2003年9月9日在進行廠用電倒換時，6號機組水導(dǎo)瓦循環(huán)油泵控制電源220V/48V變換裝置強電側(cè)開關(guān)受沖擊跳閘，油泵“開機令”自保持返回，油泵停運，造成水導(dǎo)瓦過熱燒損，機組停機。
2.4水機保護、控制邏輯缺陷造成強迫停機
水機保護、控制邏輯缺陷主要表現(xiàn)在：
�、虐礋o人值班設(shè)計，停機條件過多，對設(shè)備故障的邏輯判斷不充分，也未給運行人員進一步判斷故障留下余地；
⑵利用溫度、液位、壓力等非電量停機的控制邏輯未考慮閉鎖或足夠的延時，而非電量極易波動，傳感器易損壞；
⑶出于保護設(shè)備的理念，在動力電源消失使控制裝置在發(fā)出故障報警的同時閉鎖了動力設(shè)備的運行，以致在動力電源恢復(fù)后不能自動啟動，造成停機。
3提高三峽機組運行可靠性的措施
為提高三峽機組運行的可靠性，中國三峽總公司和三峽電廠采取了一系列的組織措施和技術(shù)措施。三峽總公司加強了設(shè)備制造監(jiān)理、出廠驗收、安裝調(diào)試質(zhì)量的控制，在安裝單位和三峽電廠同時開展“首穩(wěn)百日”活動。三峽電廠先后提出了10個方面共計60余條反事故技術(shù)改進措施，相繼對投產(chǎn)機組上進行整改。對后續(xù)投產(chǎn)的機組，三峽總公司組織安裝單位將整改項目落實到安裝調(diào)試過程中，并要求三峽電廠對這些整改項目進行測試驗收。
所采取的主要技術(shù)措施可歸納為如下3大類。
3.1完善輔助系統(tǒng)在電源控制、切換、監(jiān)視等方面的功能
⑴修改純水系統(tǒng)的PLC程序，滿足運行泵失電后，備用泵自啟動的要求，并對雙泵切換延時及全停定值修改；
�、茖兯到y(tǒng)增加電源監(jiān)視繼電器，失電報警；修改PLC程序，使之保持開機令，在電源恢復(fù)時自啟動水泵；
�、切薷募兯到y(tǒng)PLC程序，使掉電時恢復(fù)馬達的Y型接線，防止來電時三角形啟動；
�、葘兯到y(tǒng)加裝軟啟動器；
�、尚薷挠捅每刂芇LC程序，使電源失電再恢復(fù)后自啟動油泵；
�、蕦GS推導(dǎo)外循環(huán)油泵控制PLC電源保險改為空氣開關(guān)，并增加一路直流220V電源，將原兩路交流電源改成雙直流同時供電；
�、藢GS水導(dǎo)外循環(huán)油泵控制電源由單直流改為交流+直流供電(原設(shè)計由單直流220V供電，無PLC，24V弱電控制)；
�、虒LSTOM水導(dǎo)外循環(huán)油泵控制48V電源裝置雙重化，取消變壓器低壓側(cè)開關(guān)，增大高壓側(cè)開關(guān)跳閘定值；
�、蛯LSTOM水導(dǎo)外循環(huán)油泵控制開機令繼電器改RS繼電器，防止雙交流切換時開機令復(fù)歸；
�、螌GS高壓油泵控制由雙交流切換供電改為交流+直流同時供電，保證交流失電恢復(fù)后泵自啟動；
�、现髯兝鋮s器電源倒換定值修改：失壓由90%改為85%，時間為1.5秒；
�、须娫幢O(jiān)視繼電器換型（原型式繼電器易燒），包括VGS機組射流泵、濾水器、減壓閥現(xiàn)地控制盤，ALSTOM機組射流泵、減壓閥、濾水器、大軸密封、水導(dǎo)油泵、頂蓋排水現(xiàn)地控制盤。
3.2提高廠用電的可靠性
在機組運行方式安排上，優(yōu)先安排帶有廠用變壓器的機組運行，在2號機上增設(shè)一組廠用變壓器，將機組供電作為廠用電的主供電源，將壩區(qū)施工電源作為備用電源，同時改善外來電源的運行環(huán)境，提高抗雷擊能力，優(yōu)化10kV、400V廠用電備自投參數(shù)。
3.3完善機組保護和控制邏輯提高系統(tǒng)可靠性
�、艑兯到y(tǒng)的PLC程序進行修改，在泵啟動、停泵時分別閉鎖“純水系統(tǒng)大泄漏”信號45”和35”，并在監(jiān)控系統(tǒng)中將“純水系統(tǒng)大泄漏”信號延時10”作用于停機；
�、坪喕{(diào)速器開機自保持回路，取消調(diào)速器機柜上緊急停機按鈕至調(diào)速器的回路，用其開接點啟動常規(guī)緊急停機；對自保持閉接點進行雙重化處理；對調(diào)速器開機自保持回路整頓加固，48V電源環(huán)接；
⑶在監(jiān)控系統(tǒng)中增加調(diào)速器開機自保持繼電器失電啟動快速停機流程，防止有功進相運行；
�、葘ⅰ坝蛪貉b置機械大故障”停機功能改為報警，僅取工作壓力、壓油罐油位開關(guān)量、模擬量為停機判據(jù)；
⑸完善ALSTOM水導(dǎo)油位低停機保護，增加一個液位計，開關(guān)量與模擬量并用；增加ALSTOM水導(dǎo)油泵全停延時停機保護；
�、嗜∠鸙GS水導(dǎo)油流量低停泵功能，改為報警；在監(jiān)控系統(tǒng)中增加遠方故障復(fù)位，以便能自動或遠方人工再啟動；
⑺主變“冷卻器全�！案牧⒓赐C為延時2秒停機，主變PLC中，油泵全停延時2分鐘停機，水停15分鐘停機；
�、涕l門下滑事故位停機出口增加模擬量>90%閉鎖，延時10秒出口；
�、图魯噤N信號改直接出口落門停機為105%過速閉鎖落門停機；
�、嗡鉁囟缺Ｗo出口加流量閉鎖（定值每小時10立方米）；
�、显黾覮CUI/O自檢，防止LCUI/O失電或故障時誤判被監(jiān)視的調(diào)速、勵磁、保護等裝置電源全停而啟動緊急停機；
�、性黾訖C組逆功率保護（5%，30”），發(fā)電機過電壓保護雙重化；
�、褍�(yōu)化溫度保護：所有瓦溫保護（推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)）全部由緊急停機改為快速停機，防止緊急停機在解列后機組過速時瓦溫進一步升高；所有瓦溫常規(guī)保護（推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)）測溫模塊增加斷線、斷電閉鎖功能；
�、覍⑼屏ν邷赜蓡吸c停機改為分組兩點停機，以防止測溫故障；上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)瓦溫保護維持單點停機；
⒂操作員站增加對純水系統(tǒng)、推導(dǎo)外循環(huán)泵、水導(dǎo)外循環(huán)泵、主變冷卻器、大軸密封水泵、高壓油泵、壓油泵裝置的運行監(jiān)視畫面，增加遠方故障復(fù)位和手動再啟動功能。
4結(jié)論
(1)由于三峽機組單機容量大，輔助系統(tǒng)多，技術(shù)復(fù)雜，因此在投產(chǎn)初期因輔助系統(tǒng)故障造成了多次強迫停運，一度機組運行可靠性較低。但是三峽機組主機運行安全穩(wěn)定，未發(fā)生因主機故障引起的強迫停運。實踐證明，為提高三峽機組運行可靠性所采取的一系列針對性的措施實施以后，機組運行的可靠性得到了明顯提高；
(2)進口設(shè)備對供電電源的適應(yīng)性考慮不足，在一路電源消失其自動切換功能、在全部短時消失又迅速恢復(fù)時其自恢復(fù)功能不完善，因此必須對機組用電的可靠性給與足夠的重視，同時應(yīng)該在設(shè)備采購合同中對供電電源的適應(yīng)性做出明確的規(guī)定；
(3)新電廠在投產(chǎn)時由于廠用電系統(tǒng)并未完全形成，必須采取有效措施提高外供電源的可靠性；
(4)由于國內(nèi)外水機保護理念的不同，導(dǎo)致進口設(shè)備的停機條件多，閉鎖不完善，容錯能力差，因此，在進行設(shè)計集成時必須嚴格審查各子系統(tǒng)的控制、保護、閉鎖邏輯，確保各種停機條件的充分、必要和可靠。
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