熱工信號觸發保護緊急事故停機故障原因及處理*

張鴻震

(華電國際電力股份有限公司 鄒縣發電廠,山東 濟寧 273500)

0 引 言

華電集團建設有火電遠程節能診斷平臺,該平臺已接入滿足計算模型準確性校核條件的機組共169臺。目前有114臺已完成機組校驗。該平臺可實現能效指標對標、實時狀態監測、數據趨勢分析、歷史數據統計分析、在線試驗、測點管理等功能。另外,在建的技術監督管理平臺將具備數據自動上傳、定期工作提醒、設備與指標監督、信息發布、培訓考試等功能,可滿足技術監督工作規范化、信息化的需求,將成為技術監督體系各級人員開展技術監督工作不可缺失的工具[1-3]。目前,火電技術監督平臺的電科院層用戶的監督查評、監督報表、非停管理、預告警通知單、檢修管理、日常工作、設備中心、培訓考試模塊同步開發并逐個上線運行,對火電技術起著重要的監督作用。其中,華電集團某電廠和監督平臺擁有4臺335 MW、2臺635 MW及2臺1 000 MW燃煤發電機組,總裝機容量為4 610 MW,保護系統采用PLC控制,型號為GE90-30型。2023年3月,該廠發生熱工信號觸發保護裝置緊急事故停機故障。筆者針對該故障開展了發電機保護、錄波裝置、發電機出口斷路器、計算機監控系統機組LCU、機械過速裝置檢修情況、計算機監控系統現地LCU檢修情況等方面的分析檢查工作,查明了事故原因,并從管理因素、技術因素、設備因素三個方面進行深入剖析,制定相應的防范措施,保障了設備的安全可靠運行。

1 事故情況

1.1 熱工信號觸發保護裝置緊急事故停機事件描述

2023年3月1日14時51分,1號機組在熱備用狀態,2號發電機負荷97 MW,導葉開度83.45%。220 kV母線及209線路運行正常。廠用電10 kVⅠ、Ⅱ段分段運行,10 kVⅠ、Ⅳ段聯絡運行;10 kVⅡ、Ⅲ段聯絡運行。事故經過如表1所列。

表1 事故停機上位機報警信號動作情況

1.2 檢查情況

該2號機組于2007年11月投產發電,計算機監控系統為南瑞公司產品,保護系統采用PLC控制,型號為GE90-30型。工作電源DC24V,64路開入量、32路開出量。檢查情況如下。

(1) 發電機保護檢查情況:現場檢查2號發電機保護A、B套,無任何告警記錄。

(2) 錄波裝置檢查情況:檢查220 kV系統錄波、機組錄波,除出口斷路器變位外,無其他開關量開入。

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(3) 發電機出口斷路器檢查情況:檢查發電機出口斷路器發現,跳閘回路無異常。

(4) 計算機監控系統機組LCU檢查情況:①檢查保護系統發現,保護PLC柜(LCUA4柜)開入模塊第23點指示燈有閃爍現象,查閱圖紙該點輸入為“機械液壓過速150%Ne”信號接入;②在2號機室大軸頂部機械過速裝置端子排處,發現“機械液壓過速150%Ne”信號輸入線(SDR23)接線端子松動,接線線鼻子(U型)與金屬外殼距離較近,有瞬時接觸現象,如圖1所示;③檢查保護系統輸入外回路發現,保護PLC柜XDICC 9端子(保護PLC開入信號公共端)與機組LCUA2柜XDICC 3端子(機組LCUPLC開入信號公共端)間有連接線,存在寄生回路;④檢查發現2號機開入量模塊DI7第一個端子接線存在接地(電纜編號:2FS451/FR600,電纜用途:原2號機濾水器控制系統上送信號公共端);⑤根據檢查結果進行故障模擬還原試驗。模擬機組中“機械液壓過速150%Ne”信號線接地,同時保持寄生回路,動作結果與此次緊急事故停機動作結果完全一致。

圖1 機械液壓過速150%Ne動作輸入回路接線圖

(5) 機械過速裝置檢修情況:1月12日對2號機組機械過速保護裝置進行送檢,其檢驗結果滿足要求。

(6) 計算機監控系統現地LCU檢修情況:①在2號機組大修期間,地方電科院開展現地LCU性能測試,測試結果顯示,SOE4號模件分辨率不合格,但不影響基本安全運行和功能執行(因該設備已停產,無備件更換,已列入年度技改計劃);②按照保護試驗方案,開展檢查、傳動試驗,結果正常;③對機械過速裝置接線端子“機械液壓過速150%Ne”信號接線拆除和恢復。

(5) 人員培訓不到位,業務技能不強,對規程、規范和相關反措要求學習不深入,且落實不到位。

2 原因分析

(1) 對機組保護PLC“機械液壓過速150%Ne”位置接點進行換型改造,完善接點防塵、防油污、防抖動等措施,確保在運行過程中接點不發生接地。

圖2 故障動作回路原理圖

3 暴露的主要問題

3.1 管理因素

(2) 監控系統上位機報警信息動作時序偏差較大,不便于確定信號動作先后順序,導致事故分析時邏輯判斷困難。

(2) 檢修、技改方案不細致,技術措施不完善,審核把關不嚴。在2014年濾水器控制系統改造及2019年機組LCU與保護PLC信號源分離工作中,雖履行了方案、異動等審批手續,但未針對改造及分源工作中的線纜更換、拆除、新增等關鍵環節編制詳細的工作清單,方案可操作性不強,遺留寄生回路[5]。

(3) 事故教訓汲取不深刻,反措執行不到位。2018年7月4日,某電站1號機因棄用電纜未做有效處理而造成主變冷卻器控制柜PLC24V電源開關跳閘,導致冷卻器全停機組事故停機。該問題暴露后,未認真汲取事故教訓,隱患排查治理工作不實不細。對棄用電纜、寄生回路的排查不徹底,未能發現及清除2號機組LCUA2柜內原濾水器上送信號公共端電纜,排查工作流于形式。

2.4 兩組孕婦脂肪因子水平 與對照組比較，觀察組孕婦RBP-4、TNF-α、VF水平顯著下降，APN水平顯著升高，差異有統計學意義(均P<0.05)。見表4。

(4) 技術管理不到位?，F場圖紙資料、設備臺賬記錄不規范,未按要求記錄設備檢修、技改臺賬和修編相應的圖紙資料,導致故障檢查及恢復時間較長。

(7) 其他情況:①對2號機轉動部分檢查,未發現故障;②通過工業電視檢查事故前后機旁盤、發電機出口開關等關鍵處人員工作、逗留情況,未發現異常,不存在人為誤動。

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在過去的“十二五”計劃里，我國疾控機構的檔案信息化管理工作取得了不小的進步，但是仍然暴露出檔案基礎設施條件落后和數量不足的問題。由于檔案信息化管理建設在我國的進展比較晚，所以我國常用的檔案整理電子辦公設備、相關的檔案數據庫、檔案信息化管理的硬件和軟件系統等等都比較缺乏，這也嚴重阻礙了我國疾控機構檔案管理的效率。

3.2 技術因素

2號機事故中,PLC“機械液壓過速150%Ne”開入回路接線線鼻子的廠家原設計選型不合理,端子距金屬底座間隙不滿足運行要求。并且此次檢修結束后恢復接線時,檢修人員未發現端子與外殼間的距離不夠,因此未采取相應絕緣措施,因此避免接線發生誤碰。

3.3 設備因素

(1) 機械過速信號裝置安裝位置在水車室頂部,接線端子靠近大軸側且空間狹小,維護難度大,不能有效保證接線工藝和日常巡視檢查[6]。

(1) 規程標準執行不嚴謹,檢修項目不完善。按規定:現地控制單元應隨被監控設備的檢修而進行相應的檢查維護,主要內容包括I/O接口連線絕緣檢查;廠內檢修規程第4.1條規定:機組LCU檢修周期隨機組大、小修工作進行;《下位機檢修工藝》第6.4.4.1條規定:測量電源回路絕緣,回路應無短路和接地。在檢修項目中,未將上述項目納入檢修維護內容,導致回路接地點未被發現[4]。

(3) 保護PLC開入信號接入監控系統采用綜合告警,自身不具備故障記錄功能,導致事故動作后分析判斷困難。

4 處理及防范措施

4.1 管理因素防范措施

(1) 加強規程規范學習,嚴格落實“應修必修、修必修好”的檢修原則和相關規程規范要求,編制檢修項目、工藝標準等,強化過程管控和三級驗收制度,確保檢修、技改質量[7-9]。

(2) 強化人員崗位安全責任制落實,嚴格執行檢修、技改項目實施方案審查機制,項目方案未經逐級審查簽字,嚴禁開工。嚴格執行項目過程管理和三級驗收制度尤其是針對二次系統的檢修、技改項目,必須細化線纜更換、拆除、新增等詳細的工作表單。

(3) 組織公司進行不安全事件學習,全面梳理歷次不安全事件反措執行情況,再次下發整改,督促落實。立即成立隱患排查治理專班,全面排查機電設備、二次回路、控制邏輯等方面存在的安全隱患,逐一落實整改。

(5) 加強人員技術培訓。結合公司人員業務技術水平現狀,針對性制定培訓計劃,提高人員業務素質;完善培訓考評機制,嚴格培訓監督、檢查、考核,確保培訓工作取得實效。

(4) 規范技術管理。修訂標準化作業指導書、圖紙、檢修規程等技術標準,確保技術規程及技術資料與國家行業要求一致,并在審核通過后下發執行。規范檢修、維護保養標準化管理,實現嚴格的過程監督、檢查、考核[10]。

正確的臥位,是杜絕頭部壓瘡發生的關鍵。臥位要求,雙側去骨瓣者給予頭部仰臥位或U型枕交替使用;小腦手術者,給予完全健側臥位2小時和平臥位1小時交替進行;一側去骨瓣者給予健側臥位和平臥位;頸項強直者臥位時米枕抵住,慢慢糾正。

4.2 技術因素防范措施

由于2號機組LCUPLC輸入信號公共端與保護PLC輸入信號公共端存在連接線,因此兩個系統存在電氣聯系,形成共用公共端。機組LCUPLC開入量模塊DI7第一個端子(開入信號公共端)存在經可變電阻接地,該接地點為2014年濾水器控制系統改造期間遺留電纜,線纜另一側位于蝶閥層。受底層廊道環境潮濕影響,電纜芯對電纜鋼鎧、屏蔽層或大地形成帶電阻接地,接地電阻隨現場潮濕度增大而減小,當接地電阻降低到滿足回路導通條件時,形成接地點;保護PLC開入量“機械液壓過速150%Ne”信號接線端子松動,運行中因抖動與設備外殼接地,形成第二個瞬時動作的接地點。當兩個接地點同時滿足條件時,導致2號機保護PLC“機械液壓過速150%Ne”動作,觸發保護裝置緊急事故停機,其動作原理如圖2所示。

其中nl是該網絡結構的層數，sl是第l層神經元的個數，第一項為輸入與輸出的均方誤差，表示網絡學習的質量，第二項為正則項，λ為權重，調節這兩項的比重。

(2) 研究計算機監控系統DC24V電源回路接地監測的可行性,并擇機實施。

4.3 設備因素防范措施

(1) 施工難度較大的工作,應送制定滿足施工條件的專項措施,確保施工質量,完工后組織專項檢查驗收。

(2) 聯系廠家對監控系統報警信息時標進行檢查處理。

(3) 增加保護PLC開入信號上送機組LCU,將每一個動作點獨立上送,便于事故動作后的分析與判斷。

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5 結 語

對熱工信號觸發保護裝置緊急事故停機事件進行檢查分析得知,事故原因為2號機保護PLC“機械液壓過速150%Ne”動作觸發保護裝置緊急事故停機。針對該問題從管理因素、技術因素、設備因素三個方面深入剖析,并執行防范措施,保障了設備的安全可靠運行,為后續研究提供有力參考。