1、事件经过(两次故障情形和故障报警完全一样,只是故障时间不同)
(1)3月28日19:52时和3月31日9:02时,运行值班员发现#9机声音异常,从DCS画面看到:发电机出口开关和灭磁开关已跳闸,汽轮机自动主汽门、调门已关闭,高压大旁路保护快开,#9机组跳闸进入惰走,当时#7机、炉维持正常运行。DCS画面上有如下报警:逆变灭磁;汽机保护全停、灭磁开关联跳全停、1109开关TWJ监视;发电机保护动作、就地打闸、非破坏真空、ETS已跳闸、DEH停机、破坏真空。检查发电机保护柜有如下报警:主汽门关闭、热工保护动作、灭磁开关联跳。检查ETS柜有如下报警:主汽门已关、20/AST-1失电、20/AST-2失电、汽机保护动作、发电机保护动作、不破坏真空、破坏真空、DEH超速停机、远控-2、ETS已跳闸。机组跳闸后,检修热控专业进行了检查,未发现异常情况。
(2)3月28日21:35时,#9机重新冲转,于21:50时并网运行,整个故障历时1小时58分;
(3)3月31日9:39时,#9机重新冲转,于9:48时并网,本次故障历时46分钟。
(4)3月29日下午,针对28日跳机召开了故障分析会,对可能引起机组故障跳机的因素(转速信号故障、1109开关状态不对应等),安排电气、热控专业当晚停机后分别对各自的设备进行了详细的检查:电气对1109开关引入DCS的三对辅助接点接线和电缆的绝缘进行了详细的检查,接线接触良好,回路绝缘大于500兆欧,并未发现异常,静态试合1109开关五次,1109开关状态在DCS反馈同步,未出现白班#9机并网后约一分钟左右的时间才反馈到DCS的现象。热控对DEH三个测速头至端子柜回路检查未发现异常;检查主汽门限位开关接线牢靠,绝缘良好;加模拟量模拟“OPC”超速、“DEH”超速、转速信号故障、3000转且并网及断开1109开关等引起“ETS”跳闸试验正常,报警正确。
(5)3月31日故障跳机后,电厂有关领导现场召开故障分析会,同时安排#9机停机后要进行的工作:热控修改ETS组态以保证首遮断报警指示正常闪烁,静态传动试验首遮断指示正确,测量DCS柜接地电阻为0.03欧正常,再次检查DEH转速测量回路正常,将OPC动作保护退出以判断故障跳机原因是DEH启动还是OPC保护本身动作。电气把进DCS的三对开关辅助接点又分别并接一对空接点后再引入DCS作为1109开关状态的判断,以提高可靠性。
2、原因分析
(1)从DCS管理员权限下的事件记录时间看,首先是“1109开关状态变化”,接着是“DEH停机到ETS”具体见事件记录,似乎是1109开关偷跳引起汽机保护动作。
(2)从DCS录波曲线分析很有可能是汽机保护先动作,因为录波曲线上没有反映汽机转速的飞升。
(3)从电气保护盘的事件记录(2月28日):“19:56:09:18 主汽门关闭”、“19:56:09:18 热工保护动作”、“19:56:09:18 热工保护动作出口”、“19:56:09:25灭磁联跳”、“19:56:09:25 灭磁联跳出口”看,也是反映汽机保护先动作。
(4)故障后从电气、热控的检查情况无法分析判断出具体的故障原因,所有可能引起机组跳闸的因素均检查正常,因为#9机在29日并网后出现过1109开关状态约一分钟左右才反馈的情况,因DCS判断1109开关状态变化(由合闸位变成断开位),机组仍然带30%以上的负荷时,延时4秒后启动DEH停机到ETS的可能性大,故汽机保护先动作的可能性较大,究竟什么原因引起汽机保护动作,目前还未查清楚,但不排除#9机DCS改造后,程序上存在缺陷的可能性。
3、防范措施
(1)增加“电超速(3240rpm)”、“转速偏差大(500rpm)”、“低周(2850转)”、“#9机转速故障停机”、“#9机主汽门严密性试验完成后停机”、“#9机调门检验后停机”、“#9机主汽门严密性试验转速大于3010时停机”跳闸和分别监视三对1109开关辅助接点状态的例外报警功能,以捕作故障原因(已经完成);
(2)修改程序保证首遮断报警指示正常闪烁(4月1日凌晨热控分部已完成);
(3)退出OPC保护功能,以判断故障起因是OPC本身保护动作还是DEH停机启动OPC(已经完成);
(4)此故障现象是在DCS改造后出现的,要求北京贝利公司协助调查跳机原因;
(5)及时向公司报告事故经过和初步的原因分析,并请公司组织有其他电厂技术人员参加的事故分析会。
4、专题会议纪要
4月8日15:30时召开会议,就#9机在DCS改造后,三月份以来所出现的六次跳机故障进行了专题分析。会议纪要如下:
(1)会议首先由运行部部长对#9机故障的检查处理情况进行了介绍:
1)3月4日、4月5日、7日、8日#9机运行中发生四次现象基本相同的突然跳机:四次故障事件录波均有转速飞升现象,但DEH故障停机的例外报警有所不同。其中3月4日的跳机事件中DEH无异常报警,而后三次均出现了DEH停机信号,但引起该报警的触发原因又不相同,如4月7日触发原因为“调门校验后停机”、4月8日为“严密性试验转速大于3010停机”。
2)3月28日和31日#9机运行中发生两次现象相同的突然跳机,这两次故障事件录波没有转速的飞升,但均为DEH停机故障停机信号引起跳机(因这两次跳机前未对可造成DEH停机的6个条件做单独的例外报告,故不能判断两次跳机是否为同一个原因),电气保护柜上的故障报警时间顺序是第一时间“主汽门关闭和热工保护动作”,60毫秒后“灭磁联跳”。
3)每次故障跳机后,电厂领导均组织专业人员召开故障分析会,为了捕捉故障原因,先后进行了如下反措:
①针对第一次故障时,虽然电气保护柜上保护触发原因为“热工保护”,但根据DCS报警内容、时间及转速飞升的现象来判断认为是由于电气故障引起,怀疑为电气偷跳引起,由电气分部检修人员对设备进行了全面的检查,但未发现异常。热控分部检修人员对汽机保护至电气保护的横向联锁信号进行了检查及传动,确认电气保护柜上的“热工保护动作”及“主汽门关闭信号”是由汽机主汽门已关的位置开关信号经DCS及中继后转发给电气保护柜的,其中“主汽门关闭信号”只在电气柜内发报警。对DEH内的主汽门已关信号的组态进行了检查,确认为DEH只是将主汽门已关的二个开关量进行“与”的处理后再经DO卡发出,组态无错误。为了防止再次出现跳机,由检修人员对1109开关辅助接点引入DCS回路和主汽门行程开关回路进行检查未发现异常。
②3月28日第二次跳机后,根据汽机转速跳机后未飞升的现象判断为本次跳机是由于汽机保护引起。但由于“DEH停机信号”共有6条触发条件,对于这个条件在组态中未进行单独的监视,根据DCS组态图和DEH故障停机的触发因素,判断可能引起DEH停机的最大可能为转速信号,因此由检修人员对该6个条件中与转速有关的可能引起跳机的“电超速(3240rpm)”、“转速偏差大(500rpm)”、“低周(2850rpm)”增加了例外报告;因对本次跳机的DCS报警清单中的“1109开关断开”报警较“DEH停机信号”时间早无法进行合理解释所以同时对可能引起OPC保护跳机的1109开关的三个辅助节点的电缆以及主汽门至DEH柜的电缆的绝缘及屏蔽进行了检查,未发现异常。30日零点班对保护再次进行了传动也未发现异常。并确认1109开关状态变化与DCS报警为同步发出、DCS的报警清单中1109开关状态变化是由#2机DCS经中心环转发过来的信号。
③3月31日第三次跳机后,由于依旧出现了“DEH停机信号”,但第二次跳机后新增的例外报告无一触发,针对该情况4月1日零点班增加了“#9机转速故障停机”、“#9机主汽门严密性试验完成后停机”、“#9机调门检验后停机”、“#9机主汽门严密性试验转速大于3010 rpm时停机”等例外报告,同时因与第二次跳机情况相同:DCS报警清单中的“1109开关断开”报警较“DEH停机信号”时间早的问题,经有关领导批准,退出OPC保护功能,同时修改了ETS组态以确保故障时首遮断指示正常闪烁;跳闸和分别监视三对1109开关辅助接点状态的例外报警功能;将三对1109开关的辅助接点分别再并接一对后引入DCS;4/5日零点班,针对1109开关状态进行了专项的检查及试验,确认:#9机DCS的时钟较#2机DCS的时间慢约700ms,因此可以解释为何每次跳机时报警均为1109开关状态先变的问题(由于本厂四套DCS均已通过中心环联接,理论上时间应相同,经分析之所以出现700ms的差值可能与SOE分开在各个子环上有关,已要求ABB人员确认能否通过加装GPS进行消除)。
④4月5日上午#9机第四次跳机,此次故障与3月28及31日的二次跳机现象出现了变化:转速出现了飞升且出现了无法解释的“调门检验后停机”的报警,通过分析判断可能是由于#9机DEH的卡件在计算中有异常,决定取消“调门检验后停机”跳闸功能;对DEH的MFP进行格式化后重新下装组态;更换了主汽门关闭去发变组保护柜的电缆;自动主汽门侧的电缆换成高温电缆;对所有的电气、热工保护进行静态传动试验正常;为了使报警清单不引起误判断将#2机送到#9机的1109开关状态信号取消。
⑤4月6日下午公司总工程师孙总来电厂召开了故障分析会,并布置了相应的工作:对DEH故障停机的保护除转速故障保护功能在机组并网前投入外,其他均退出;主汽门行程开关辅助接点改成屏蔽电缆且两对接点经与门(串接)后引入电气保护;取消DEH故障去ETS的回路;第二天办理异动手续后再完成。结果4月7日下午#9机第五次跳机,现象与4月5日相同,不同的是:此次故障出现了另一个不可思议的“严密性试验转速大于3010rpm时停机”报警。
⑥4月8日凌晨完成了公司总工布置的工作,同时为了确认非DO卡故障将DEH发出的“主汽门已关信号”至电气的DO分开至二块DO卡上。由电气人员将电气保护柜中的“热工保护动作”的中继(15ZJ)进行了更换,防止该中继特性不良引起的异常。但4月8日上午又出现了第六次跳机,此次故障跳机前6分钟有“严密性试验转速大于3010rpm时停机”报警,且在跳机的同时此报警再次出现。故障后将主汽门的辅助接点一对直接经中间继电器转换后引入电气保护的跳闸回路,另一对仍然经DCS后再经中间继电器引入电气保护柜的报警回路,用来区分和判断真正的故障诱发因素(DCS还是主汽门行程开关二次回路存在干扰)。
(2)本次会议上,与会人员对照DCS组态图和电气保护动作示意图对3月4日以来的历次故障和处理情况重新进行了逐条梳理,发表了各自的观点。经排除其他相关因素的影响后,问题的焦点集中在主汽门信号经DCS至电气保护的回路上,最终初步分析认为:
虽然在第6次跳机时也出现了DEH故障的例外报警,但当时已将DEH故障去ETS的回路取消,故可排除DEH的影响因素,诱发跳机的原因很有可能在主汽门关闭信号至电气保护间的DCS转换环节上(MFP运算错误,误发主汽门关闭信号),可通过目前已对该回路进行的相应修改(主汽门信号不经DCS,直接引入电气保护)进一步确认。
(3)本次技术分析会议认为,自3月4日#9机出现第一次故障后召开了多次分析会,进行了的一系列检查与处理,到目前为止通过所做的工作基本能判断出故障起因,为进一步查明故障的具体原因,安排如下工作:
1)热控分部将主汽门关闭去电气保护柜的辅助接点完全独立出来,不与DCS发生任何关系(包括DCS的电源)/已完成。
2)考虑将DCS接地引入#2机地网(#2机DCS运行可靠)以排除接地不良引起DCS工作失常;
3)主汽门关闭至电保保护跳机回路及电气保护联跳汽机回路上加装故障录波器以监视回路中的干扰。
4)电气分部将主汽门关闭保护回路加滤波以提高二次回路抗干扰能力。
5)热控分部会同贝利厂家人员对#9机DCS组态进行一次全面细致的检查、核对。
6)由热控分部将本次故障情况以书面形式通报北京贝利总部,要求其提供分析结论及解决办法;
5、补充事宜
4月9日零点班及4月11日白班,#9机运行中再次出现了“主汽门严密性试验结束后停机信号”,因组态及接线已进行了修改,未造成机组跳机。同时,ABB人员已至现场,对DEH进行进一步的检查及分析。通过对以上情况的分析已基本可以将事故发生原因缩小在DEH的M5 MFP。