Historian數(shù)據(jù)庫(kù)在耶瓦水電站一次事故分析中的應(yīng)用

孫 峰，劉紅宇，李 哲

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

耶瓦水電站位于緬甸中部曼德勒省境內(nèi)，大壩在依洛瓦底江一級(jí)支流下游，安裝了4臺(tái)單機(jī)容量197.5 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量790 MW，是緬甸在建和已建的最大型水電站。2010年2月21日，電站首臺(tái)機(jī)組順利通過(guò)72 h試運(yùn)行，4臺(tái)機(jī)組全部于2010年12月15日并網(wǎng)發(fā)電。緬甸國(guó)耶瓦水電站安裝部署了一臺(tái)美國(guó)Wonderware公司開(kāi)發(fā)的 Historian9.0版實(shí)時(shí)關(guān)系型工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用于自動(dòng)存儲(chǔ)電站運(yùn)行的海量歷史數(shù)據(jù)，利用這些重要數(shù)據(jù)除了可以完成電站的自動(dòng)化報(bào)表功能之外，更為重要的是這套數(shù)據(jù)庫(kù)軟件為電站的運(yùn)行人員提供了可以實(shí)時(shí)更新的歷史數(shù)據(jù)和非常直觀的歷史趨勢(shì)分析軟件，從而能夠迅速準(zhǔn)確地查找出機(jī)組發(fā)生事故的原因，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題消除設(shè)備缺陷，給電站的運(yùn)行管理提供了有力支持，為電站的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行提供了不可或缺的幫助。

1 4號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組事故停機(jī)過(guò)程

2011年1月23日凌晨，曼德勒東部地區(qū)電網(wǎng)潮流波動(dòng)，引起電網(wǎng)電壓異常升高，電壓升高傳導(dǎo)至正在發(fā)電運(yùn)行的耶瓦水電站4號(hào)機(jī)組，導(dǎo)致機(jī)組閉環(huán)冷卻水泵軟啟動(dòng)器過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，流量開(kāi)關(guān)發(fā)出中斷報(bào)警信號(hào)，機(jī)組LCU進(jìn)入機(jī)械事故停機(jī)控制流程；但由于調(diào)速器系統(tǒng)的主配壓閥有拒動(dòng)信號(hào)發(fā)出，同時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速快速升至115%Ne，控制程序隨即轉(zhuǎn)入緊急停機(jī)流程，從而發(fā)生了一次轉(zhuǎn)速上升事故，最大轉(zhuǎn)速上升至133%Ne。

耶瓦水輪發(fā)電機(jī)組的機(jī)械事故停機(jī)流程順序是：調(diào)速器快速關(guān)閉；當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)至空載位置時(shí)跳發(fā)電機(jī)出口斷路器；逆變滅磁，機(jī)組停機(jī)。

而機(jī)組的緊急停機(jī)流程順序是：跳發(fā)電機(jī)出口斷路器，跳滅磁開(kāi)關(guān)；調(diào)速器快速關(guān)閉導(dǎo)葉至全關(guān)位置；落快速閘門(mén)，機(jī)組停機(jī)。

凌晨2∶28∶30，曼德勒省東部地區(qū)電網(wǎng)電壓異常波動(dòng)，使正在發(fā)電運(yùn)行的4號(hào)機(jī)組出口電壓AB Line Voltage Uab從16.26 kV突然升高到16.76 kV，機(jī)組的閉環(huán)冷卻水泵CWS Pump B1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，閉環(huán)備用冷卻水泵CWS Pump B2也未能啟動(dòng)，同時(shí)閉環(huán)冷卻水泵故障信號(hào)CWS Pump Fault.Alarm發(fā)出報(bào)警。

在冷卻水泵CWS Pump B1停止運(yùn)行后的十幾秒內(nèi)，裝設(shè)在閉環(huán)冷卻水管道內(nèi)的流量開(kāi)關(guān)CWS F1.3、CWS F2先后報(bào)警。

凌晨2∶30∶44，機(jī)組控制 PLC在收到流量開(kāi)關(guān)信號(hào)（CWS，F(xiàn)2，Alarm）的持續(xù)報(bào)警后，延時(shí)60 s緊急停機(jī)。機(jī)組緊急停機(jī)時(shí)4號(hào)機(jī)組負(fù)荷為143 MW，緊急停機(jī)后最大轉(zhuǎn)速上升率為133%Ne。

機(jī)組停機(jī)后，運(yùn)行人員立即對(duì)機(jī)組進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)以下情況：機(jī)組手動(dòng)控制屏內(nèi)繼電器8ZJ動(dòng)作；事故配壓閥動(dòng)作；緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作。

2 事故停機(jī)原因及異常情況

2.1 停機(jī)原因

從4號(hào)機(jī)組事故停機(jī)分析趨勢(shì)曲線可以清晰看出，當(dāng)過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，發(fā)電機(jī)出口線電壓AB Line Voltage Uab明顯有尖脈沖波形產(chǎn)生，電壓從16.26 kV快速升高到16.76 kV，過(guò)電壓幅度3.075%。

恰在此時(shí)，閉環(huán)冷卻水泵B1停止了運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)行信號(hào)（CWS，Pump B1 Run）消失以后，上導(dǎo)冷卻水流量開(kāi)關(guān)CWS F2和CWS F1.3先后也發(fā)出報(bào)警信號(hào)（CWS，F(xiàn)2，Alarm）。

當(dāng)CWS，Pump Fault.Alarm報(bào)警信號(hào)發(fā)出后，機(jī)組控制程序正常延時(shí)后進(jìn)入機(jī)械事故停機(jī)流程。

2.2 異常情況

從4號(hào)機(jī)組停機(jī)過(guò)程異常情況趨勢(shì)曲線可以清楚發(fā)現(xiàn)，在停機(jī)過(guò)程中存在以下異常現(xiàn)象：

1）由于事故停機(jī)過(guò)程中主配拒動(dòng)信號(hào)一直存在，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速115%Ne信號(hào)發(fā)出后，機(jī)組常規(guī)手動(dòng)控制屏內(nèi)8ZJ繼電器動(dòng)作，而8ZJ繼電器直接動(dòng)作于事故配壓閥和緊急停機(jī)電磁閥，機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)流程。

2）在電源電壓波動(dòng)幅值較大時(shí)，導(dǎo)致閉環(huán)冷卻水泵B1和閉環(huán)備用冷卻水泵B2的軟啟動(dòng)器故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，但是水泵停運(yùn)后流量中斷信號(hào)（CWS，F(xiàn)1.2，Alarm）、（CWS，F(xiàn)5，Alarm）、（CWS，F(xiàn)6，Alarm）并沒(méi)有發(fā)出信號(hào)，同時(shí)流量中斷信號(hào)（CWS，F(xiàn)1.3，Alarm）、（CWS，F(xiàn)4，Alarm）、（CWS，F(xiàn)3，Alarm）動(dòng)作不靈敏。

如果由于這些閉環(huán)冷卻水流量信號(hào)器的不動(dòng)作和不靈敏動(dòng)作而沒(méi)能及時(shí)停機(jī)，從而造成油冷卻器對(duì)潤(rùn)滑油的冷卻效果迅速降低，會(huì)使油溫迅速升高，則非常有可能在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重?zé)呤鹿省?/p>

綜上分析：由于機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到115%Ne時(shí)有主配拒動(dòng)信號(hào)發(fā)生，使本來(lái)應(yīng)該先減負(fù)荷到“零”功率狀態(tài)再跳出口斷路器的正常機(jī)械事故停機(jī)流程直接進(jìn)入了緊急事故停機(jī)流程，致使最大轉(zhuǎn)速上升至133%Ne。在此過(guò)程中,機(jī)組已經(jīng)受到較高轉(zhuǎn)速的影響,對(duì)機(jī)組的結(jié)構(gòu)、受力部件、壽命已經(jīng)造成了一定程度的損害。如果經(jīng)常發(fā)生上述緊急停機(jī)過(guò)程的話，勢(shì)必對(duì)機(jī)組長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行十分不利。

3 問(wèn)題解決及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

電站的管理者和運(yùn)行事故分析專(zhuān)家通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件對(duì)此次事故停機(jī)合并緊急停機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)的十幾個(gè)正常和非正常信號(hào)做了詳細(xì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的缺陷，從而迅速采取了妥善處理措施，使問(wèn)題得到了有效控制和解決，避免了更為嚴(yán)重事故的發(fā)生。

1）開(kāi)環(huán)冷卻水流量中斷只宜發(fā)信號(hào)，不宜瞬時(shí)作用于停機(jī)，可延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)一些作用于停機(jī)，以便提醒運(yùn)行人員及時(shí)檢查啟動(dòng)或切換水泵；否則，在閉環(huán)冷卻水泵正常運(yùn)行而開(kāi)環(huán)冷卻水流量瞬時(shí)中斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不必要的非正常停機(jī)。

2）從數(shù)據(jù)庫(kù)的趨勢(shì)圖中可以分析得出，在閉環(huán)冷卻水泵B1停止運(yùn)行后，冷卻水管各部的流量開(kāi)關(guān)報(bào)警信號(hào)各不相同，在沒(méi)有流量的情況下，大部分流量開(kāi)關(guān)未報(bào)中斷，并有跳變，流量開(kāi)關(guān)不能真實(shí)的反映流量，必須更換更加可靠的流量開(kāi)關(guān)。

3）主配拒動(dòng)信號(hào)不可靠，致使機(jī)組無(wú)法進(jìn)入正確的停機(jī)流程。機(jī)組本可以先減負(fù)荷再與系統(tǒng)解列，但是由于主配壓閥拒動(dòng)信號(hào)不可靠，使機(jī)械事故直接進(jìn)入甩負(fù)荷停機(jī)流程，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生了不必要的過(guò)大的沖擊，同時(shí)致使機(jī)組轉(zhuǎn)速上升率過(guò)大，影響了機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

緬甸耶瓦水電站的4臺(tái)機(jī)組在近一年多的試運(yùn)行期間由于各種原因數(shù)次事故停機(jī)，Wonderware Historian歷史數(shù)據(jù)庫(kù)在電站運(yùn)行人員分析和統(tǒng)計(jì)事故停機(jī)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除了許多問(wèn)題和缺陷，給電站的運(yùn)行管理提供了有力支持，充分發(fā)揮了歷史數(shù)據(jù)庫(kù)在水電站的事故分析和統(tǒng)計(jì)作用，為電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了必不可少的幫助。