隨著新能源在電力系統(tǒng)中的消納 占比不斷提升 ,抽蓄機組成為保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要調(diào)節(jié)工具 。抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水作為抽蓄機組常見的工況轉(zhuǎn)換過程 ,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能引發(fā)故障 ,影響機組乃至電網(wǎng)的安全運行[1]。本文針對3號機組在抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水過程中出現(xiàn)的濺水壓力超時故障 , 從現(xiàn)場處置情況、缺陷處理過程、故障原因分析、故障機理復(fù)原、暴露的問題以及防控措施等方面進行全面且深入的探討 , 旨在為同類機組類似故障的處理與預(yù)防提供參考依據(jù)。

1   缺陷情況

故障發(fā)生前 ,500 kV系統(tǒng)合環(huán)運行 , 1、2、3、4號主變空載運行,1、2號機組停機備用,4號機組A級檢修,3號機組處于抽水工況啟動過程中。3號機組轉(zhuǎn)輪室排氣閥打開后69 s監(jiān)控報抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水過程濺水壓力超時機械故障緊急停機,3號機組抽水啟動失敗。

2   現(xiàn)場處置情況

2.1    值守處置

故障發(fā)生后 , 電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出3號機組跳機故障報警信號 ,值守人員觀察機組各關(guān)鍵部位的運行參數(shù) ,在確認機組已跳機且無其他故障報警后 ,立即向電網(wǎng)調(diào)度中心匯報故障情況并申請2號機組頂出力 ,調(diào)度同意電站緊急啟動2號機組以彌補3號機組跳機造成的電力缺口 ,有效保障了電網(wǎng)的穩(wěn)定供電 ,最大限度降低了3號機組跳機對電網(wǎng)運行造成的影響。

2.2    oncaII處置

值守人員第一時間通知oncall人員現(xiàn)場檢查 ,詳細了解故障發(fā)生時的具體情況 ,包括報警信號出現(xiàn)的先后順序、機組在故障前的運行參數(shù)變化趨勢等 。并調(diào)取機組流程事件記錄 ,發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時濺水壓力測點的壓力值未達到設(shè)定值 ,初步判斷故障可能與濺水壓力信號采集環(huán)節(jié)相關(guān) , 為后續(xù)的缺陷處理明確了方向。

3   缺陷處理

3.1    故障可能原因梳理

通過對3號機組事件流程的全面分析 ,維修人員梳理出導(dǎo)致濺水壓力開關(guān)動作信號未收到的三類可能原因: 一是信號回路故障 , 包括回路中的接線松動 、電纜絕緣損壞等 , 這些問題可能導(dǎo)致壓力開關(guān)動作信號無法正常傳輸至控制系統(tǒng);二是壓力開關(guān)故障 ,如壓力開關(guān)內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)卡澀、觸點接觸不良等 ,會造成壓力開關(guān)在達到動作壓力時無法正常動作發(fā)出信號;三是測壓管路故障 ,例如管路堵塞 、滲漏等 ,會影響壓力的正常傳遞 ,導(dǎo)致壓力開關(guān)無法收到實際的濺水壓力。

3.2    信號回路傳動檢查

為排查信號回路是否存在故障 , 維修人員對濺水壓力開關(guān)至控制系統(tǒng)的信號回路進行了傳動試驗 。按照信號回路圖紙 ,模擬壓力開關(guān)動作信號 ,發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)均能準(zhǔn)確、及時地接收到信號 ,且信號傳輸過程中無延遲、丟失現(xiàn)象 。這表明信號回路的接線、端子排以及電纜等部件均正常 ,排除了信號回路故障的可能性。

3.3    壓力開關(guān)校驗

在排除信號回路故障后 , 維修人員將重點轉(zhuǎn)向壓力開關(guān)本身 。按照規(guī)程規(guī)范要求 ,將3號機組的濺水壓力開關(guān)拆下 ,進行現(xiàn)場檢驗 ,該壓力開關(guān)的動作定值與設(shè)定值的偏差在允許范圍以內(nèi) ,返回定值也符合設(shè)計要求 ,且在壓力變化過程中 ,開關(guān)觸點動作靈活、可靠 ,無卡澀、粘連等現(xiàn)象。校驗結(jié)果表明壓力開關(guān)本身無故障 ,進一步縮小了故障排查范圍。

3.4    測壓管路現(xiàn)地檢查

測壓管路分布在機組頂蓋內(nèi)部及外部 ,部分管路處于較為隱蔽的位置 ,檢查難度較大。維修人員首先對機組外部的測壓管路進行了全面檢查 ,經(jīng)過檢查未發(fā)現(xiàn)異常。隨后 ,維修人員對頂蓋內(nèi)的測壓管路進行仔細檢查 ,檢查過程中發(fā)現(xiàn)頂蓋內(nèi)濺水壓力測壓管路的一處接頭存在漏水現(xiàn)象 ,這一發(fā)現(xiàn)為故障定位提供了關(guān)鍵線索 。測壓管路接頭漏水部位如圖1所示。

3.5    漏水管路更換與結(jié)構(gòu)恢復(fù)

明確漏水位置后 , 維修人員立即制定了處理方案 。首先關(guān)閉測壓管路的來水閥門 ,切斷壓力源 ,在拆卸過程中 ,維修人員發(fā)現(xiàn)該段管路由之前的機組穩(wěn)定性試驗進行了改動 ,增加了一個備用取壓口 ,管路的原有結(jié)構(gòu)被破壞 ,接頭處的受力情況發(fā)生改變 ,這可能是導(dǎo)致管路漏水的重要原因 。維修人員按照原有管路設(shè)計圖紙將增設(shè)的備用取壓口拆除 ,重新布置管路走向 , 同時對管路進行固定 ,避免因機組振動導(dǎo)致管路位移或損壞 。測壓管路接頭恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.6    管路漏水檢查

管路更換與恢復(fù)完成后 , 維修人員打開測壓管路閥門 ,緩慢向管路內(nèi)充壓 ,充壓過程中密切觀察管路各部位的密封情況 。采用肥皂水涂抹在各接頭處的方式 ,檢查是否有氣泡產(chǎn)生 , 以此判斷是否存在滲漏。經(jīng)過多次充壓、檢查 ,所有接頭處均未出現(xiàn)氣泡 ,表明測壓管路無滲漏現(xiàn)象 , 管路恢復(fù)工作達到了預(yù)期效果。

3.7    機組啟動驗證

在完成上述處理工作后 , 維修人員向調(diào)度中心匯報了缺陷處理情況 ,請求進行機組啟動驗證。根據(jù)調(diào)度指令 ,3號機組按照正常流程進行抽水啟動操作。在啟動過程中 ,維修人員實時監(jiān)視濺水壓力測點的壓力值變化 ,發(fā)現(xiàn)壓力值能夠快速上升至設(shè)定值 ,滿足機組運行要求。機組成功啟動后 ,各項運行參數(shù)均正常 ,未再出現(xiàn)濺水壓力超時的故障報警 ,表明本次缺陷處理工作取得了成功。

4   故障原因分析

4.1   測壓管路增加取壓口后破壞了管路運行的穩(wěn)定性

在機組穩(wěn)定性試驗過程中 , 為了獲取更多的壓力監(jiān)測數(shù)據(jù) ,工作人員在3號機組頂蓋內(nèi)的濺水壓力測壓管路上增加了一個備用取壓口[2]。原有測壓管路的設(shè)計充分考慮了機組運行過程中的振動 、壓力變化等因素 ,能夠保證壓力在管路內(nèi)的穩(wěn)定傳遞。而增加備用取壓口后不可避免地對管路的結(jié)構(gòu)完整性造成了破壞 。同時 ,取壓口的增加改變了管路的受力狀態(tài) 。新增取壓口后 ,管路的重心發(fā)生變化 ,在機組運行產(chǎn)生振動時 ,管路的振動頻率和振幅會隨之改變 ,使得管路與周邊設(shè)備部件的碰撞、摩擦加劇。這是引發(fā)本次濺水壓力超時故障的直接原因。

4.2    設(shè)備變動后檢查周期不合理

在3號機組測壓管路增加備用取壓口這一設(shè)備變動后 I 電站未能及時調(diào)整該管路的檢查周期 ,導(dǎo)致設(shè)備檢查不到位[3]。按照電站原有的設(shè)備檢查周期 I測壓管路的常規(guī)檢查周期為每月一次 ,但在管路增加取壓口后 I其運行環(huán)境變得更為復(fù)雜 , 原有的檢查周期已無法滿足設(shè)備安全運行的需求。

5   故障機理復(fù)原

在本次3號機組抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水過程中 I機組按照正常程序完成了工況轉(zhuǎn)換的前期操作 I機組開關(guān)合閘 ,尾水水位監(jiān)測裝置退出 ,轉(zhuǎn)輪室排氣閥按時打開。然而 , 由于頂蓋內(nèi)濺水壓力測壓管路存在漏水現(xiàn)象 ,濺水壓力無法正常傳遞至壓力開關(guān)。在排氣閥打開69 s后 ,濺水壓力不滿足 [4] ,控制系統(tǒng)根據(jù)保護邏輯判斷滿足緊急停機條件 , 隨即執(zhí)行了機械事故緊急停機流程 , 導(dǎo)致3號機組事故轉(zhuǎn)停機 ,這與現(xiàn)場觀察到的故障現(xiàn)象和事件記錄完全相符。

6   暴露的問題

6.1    改造不充分

在機組穩(wěn)定性試驗過程中 ,為了滿足試驗需求 ,工作人員在3號機組濺水壓力測壓管路上增加了備用測壓接頭 ,但在試驗結(jié)束后 ,未能及時按照原設(shè)計要求恢復(fù)管路的原有結(jié)構(gòu) 。這種改造后的收尾工作不徹底 ,使得管路長期處于非設(shè)計狀態(tài)下運行 ,為故障的發(fā)生埋下了隱患 。對于頂蓋這一機組高振動區(qū)域的管路改造 ,缺乏針對性的防護措施設(shè)計 , 沒有充分認識到振動對管路接頭性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響 , 導(dǎo)致改造后的管路在運行過程中容易出現(xiàn)滲漏等問題 ,這是本次故障發(fā)生的重要根源。

6.2    運檢規(guī)程編制不完善

發(fā)生3號機組測壓管路增加備用取壓口這一設(shè)備異動后 , 電站相關(guān)部門未能及時對運檢規(guī)程中的日常維護項目進行修編 , 導(dǎo)致維護人員在日常工作中仍按照原有的維護要求對該管路進行管理 ,無法針對改造后的管路特點開展有效的維護工作 。電站并未根據(jù)設(shè)備的實際情況調(diào)整檢查周期 , 導(dǎo)致巡檢人員對頂蓋內(nèi)測壓管路的檢查不到位 , 未能及時發(fā)現(xiàn)管路滲漏等潛在缺陷。

6.3    反措排查不到位

反事故措施中明確規(guī)定:“水輪機高振區(qū)域避免使用卡套式接頭 ?！?號機組頂蓋內(nèi)部屬于典型的高振區(qū)域 ,該區(qū)域內(nèi)的濺水壓力測壓管路部分接頭采用的是卡套式接頭 ,按照反措要求應(yīng)及時進行改造。

7    防控措施

7.1    恢復(fù)原設(shè)計結(jié)構(gòu)并優(yōu)化管路防護

拆除頂蓋內(nèi)增設(shè)的測壓口 ,徹底消除非原設(shè)計部件對頂蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的干擾 , 同步按原廠標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)測壓管配置 ,并對測壓管路實施針對性加固 ,減少機組高振工況下的剛性碰撞;對管路中段及接頭處加裝不銹鋼限位卡扣 , 降低振動導(dǎo)致的管路位移量 ,從結(jié)構(gòu)層面保障壓力監(jiān)測的穩(wěn)定性。

7.2    全面排查管路并動態(tài)更新維護

對所有機組測壓管路開展“全生命周期排查 ”:重點檢查高振區(qū)的管路壁厚、接頭密封性及固定固件松緊度 ,對存在磨損、滲漏或卡扣松動的管路立即更換 ,嚴(yán)格恢復(fù)測壓管路的原有走向與固定方式 ,杜絕因管路形變、接口漏水導(dǎo)致的壓力信號失真。

7.3    建立常態(tài)化管路維護機制

將測壓管路專項檢查納入機組“每周定期工作清單 ”, 明確檢查內(nèi)容:包括管路外觀完整性 、壓力表指針穩(wěn)定性等; 同步記錄各測點壓力數(shù)據(jù) ,通過對比歷史數(shù)據(jù) , 提前識別壓力異常苗頭 , 實現(xiàn)“被動維修 ”向“主動預(yù)防 ”轉(zhuǎn)變[5]。測壓管路振動值記錄如表1所示。

7.4    強化實時監(jiān)測與巡檢聯(lián)動

值守人員通過監(jiān)控系統(tǒng)對頂蓋內(nèi)測點壓力實施“動態(tài)重點監(jiān)視 ”,在機組抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水過程中重點監(jiān)視濺水壓力值和時間變化 。巡檢人員需重點巡視頂蓋內(nèi)外測壓管路漏水情況及高振區(qū)振動和固定情況,定期測量振動值,分析趨勢變化,確保壓力異常早發(fā)現(xiàn)、早處置。

8結(jié)束語

隨著新能源發(fā)電滲透率持續(xù)提升,電網(wǎng)對靈活性調(diào)節(jié)資源的依賴度顯著增強,其工況轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性直接關(guān)系到電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓精度與供電可靠性,而抽蓄機組抽水調(diào)相轉(zhuǎn)抽水作為典型轉(zhuǎn)換工況,其濺水壓力相關(guān)故障的防控更具現(xiàn)實意義。因此,必須加強高振區(qū)管路維護和監(jiān)測,對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行改造應(yīng)經(jīng)過充分論證,保障原有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不受破壞,從而提高抽蓄機組可靠性。

[參考文獻]

[1]樊萬昌.新能源并網(wǎng)下變電一次設(shè)備智能檢修技術(shù)優(yōu)化研究[J].能源新觀察,2025(7):108—109.

[2]金鑫,王越,許秀,等.自動檢測技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023.

[3]周長俊.綜合維修構(gòu)架下電務(wù)安全生產(chǎn)管理及全天窗維修模式的研究[J/0L].鐵道通信信號,1—6 (2025—07—09)[2025—08—21].https://link.cnki.net/urlid/11.1975.U.20250708.1731.004.

[4]王海濤,陳善貴,康文喆,等.水泵水輪機抽水造壓階段無葉區(qū)壓力脈動特性[J].中國農(nóng)村水利水電,2024 (12):142—150.

[5]馮萬平,張曉亮,袁明新,等.深調(diào)機組冷端優(yōu)化改造方案[J].閥門,2024(12):1419—1423.

《機電信息》第22期第14篇