水轮发电机组事故停机流程分析

水轮发电机组事故停机流程分析
1、发生电气事故时，由于会在极短时间造成对机组的巨大伤害，为防止事故扩
大，需将机组与系统迅速解列，同时由于电气事故多半会破坏逆变灭磁的投运条件，故需要跳发电机灭磁开关。

此时限制机组过速已经成为次要问题。

所以电气事故应首先跳DL、跳灭磁开关（完成解列），再关快关导叶（完成减速）。

2、当发生机械事故时，则并不需要与解列系统，减速是首要问题。

所以先开关
导叶，减负荷到0后，跳DL，此时由于灭此条件没有破坏，所以正常停励磁，转入空载-空转-停机流程。

3、当发生机组过速时，因为机组过速多是调速器故障或主配压阀拒动引起的，
此时必须启动备用手段切断来水，所以，此时需快速动作于事故配压阀，同时快关主阀，然后减负荷到0后，跳DL，此时由于灭此条件没有破坏，所以正常停励磁，转入空载-空转-停机流程。

4、以上机械事故，均是在机组负荷减到0后再跳DL，此时，机组解列不会对
机组带来大的损害，同时避免了快速甩负荷对电网造成大功率突变的冲击，以及机组本身的过速。

另外，有时因导水机构漏水过大造成机组在低转速下长时间运行，从而导致机组轴瓦温升过高。

同时考虑主阀开/关操作通常可在数分钟内完成，为确保机组安全，大机组的紧急停机流程一般采取关导叶联动关主阀的操作。

5、机组事故信号主要包括：
✓机组电气事故（发电机区间故障继电保护动作、励磁变事故、励磁系统故障、机端厂用变事故、单元接线中的主变事故）；
✓机组火灾；
✓机械/电气转速≥145%Ne；--同时关主阀。

✓转速≥115%Ne，且主配拒动，或且导叶在空载以上；--同时关主阀。

✓事故停机时剪断削剪断；--同时关主阀。

✓机组各轴承温度过高；
✓调速器事故低油压；
✓主轴密封水中断；
✓机组振摆过大；
✓机组甩负荷转速超过115%时调速器失灵；
✓紧急停机按钮动作；--同时关主阀。

6、微机保护装置检测到电气事故后按保护整定时间直接出口作用于断路器跳
闸、跳灭磁开关、快关导叶、发事故信号。

由于机组保护已快速甩掉了有功、无功负荷，机组电气事故的紧急停机流程可仅快速动作于机组事故停机电磁阀使机组迅速停下来。

-------保护装置直接出口跳DL、跳灭磁开关、到调速器紧急停机电磁阀。

7、机组火灾：综合现场对机组发生火灾事故的分析，机组运行时发生火灾一般
是由于机组电气事故引起的，其处理方式除联动相关消防设备外，基本同于机组电气事故，机组火灾时需要及时切除电源以消除火灾源头，并应保证在投入灭火装置前切除电源以防再次引发短路等事故，电源包括系统电源和发电机自身电源，故机组火灾应瞬时跳发电机断路器及发电机灭磁开关、投调速器紧急停机电磁阀等。

考虑到消防设备可靠性不太高，如果机组在运行中由于误投将会对机组带来巨大的危害，故在其自动动作回路中加入发电机电气事故判据进行闭锁。

而当机组在停运状态下发生火灾，一般认为是由于机组检修过程中不规范的操作引起的，此时现场一般有工作人员在场且机组不带电，可通过现地按钮来启动灭火装置，按钮需带有保护罩，必要时还可以设置2个按钮串接后需同时按下来启动灭火装置以防误动。

-----火灾报警和机组保护跳闸同时满足时，跳DL、跳灭磁开关、到调速器紧急停机电磁阀。

同时现场设置“启动灭火”双按钮，按钮带保护罩。

8、温度保护：在传统的机组温度保护设计中，过去一直采用在机组PLC中设
置温度采样模块、或增设一套巡检装置进行温度采样，而温度保护出口一般采用单点动作出口方式，这样的设计对大型机组存在几大缺点：（1）由于大型机组温度量众多，温度量的采集处理工作如由机组主PLC完成或由性能较低的巡检装置完成，时间上很难满足要求，（2）单点温度动作即出口，增加了大机组误停机的概率，（3）作为主PLC的附属设备，一旦主PLC出现问题，后备紧急停机PLC无法进行温度保护停机。

因此针对大型机组的测温系统，大多设置一套完全独立的测温系统，拥有独立的CPU、网络设备
及触摸屏，通过网络与上位机直接通信，温度保护出口逻辑可组态，例如可取测温点中的任意两点动作作为出口条件。

机组LCU紧急停机流程由温度量启动后瞬时投调速器紧急停机电磁阀，并转入正常停机流程。

-----温度量启动后到调速器紧急停机电磁阀。

9、当调速器油压装置事故下降、机组振摆过大、主轴密封水中断等事故出现时，
机组LCU瞬时投调速器紧急停机电磁阀作用于主配压阀卸载。

对于可能会误动作的信号如振摆过大，可加装切换片以方便选择是否进行停机操作。

----事故低油压、机组振摆过大、主轴密封水中断事故投调速器紧急停机电磁阀。

振摆过大，加装切换片以方便选择是否进行停机操作。

10、机组过速保护：机组过速信号包括电气过速信号和机械过速信号，以及
机组甩负荷转速超过115%而调速器又失灵工况（此事故由以下3个条件“与逻辑”启动：发电机转速达到115%额定转速以上，同时反映调速器失灵与否的微动开关在不动位置，同时导叶开度在空载以上）。

机械过速开关由于其精确度稍差，一般将机械过速定值整定得比电气过速定值稍大。

由于机组过速一般是因为调速器失灵或主配拒动，为防止机组飞逸，流程设计除需要瞬时投调速器紧急停机电磁阀迅速关闭导叶，还需要立即动作事故配压阀及关闭机组进水阀（或进水口快速闸门）切除机组动力源。

--------机组过速保护动作于投调速器紧急停机电磁阀、事故配压阀、关主阀。

11、运行人员手动紧急停机：当运行人员在现场发现机组事故时，要求能在
现地手动紧急停机，故需设置紧急停机按钮。

紧急停机按钮应设置在方便操作的地方，同时由于紧急停机按钮投入后，作用范围广、影响面大，若误动将会造成大中型机组非计划停运，从而严重影响电网的安全稳定运行，故紧急停机按钮又不宜过多设置。

一般设置在运行人员会经常操作的机组LCU 屏和调速器机械柜上，同时紧急停机按钮应带有保护罩以防止运行人员在2个盘柜上做其他操作时误动作。

由于当机组发生电气事故时，微机保护装置的最短动作时间将在数十毫秒内，而人发现电气事故并按下紧急停机按钮的时间将会远远大于保护的动作时间，况且运行人员还不能轻易地凭自己的感官判断出机组电气事故来，紧急停机按钮可以理解为仅在机组发生机械事故时动作（例如水淹厂房、机组出现异常声响、异常振动、火灾等），现场手
动停机应视为发生了严重的机械事故，紧急停机按钮动作后应瞬时动作事故配压阀及关闭机组进水阀（或进水口快速闸门），瞬时投调速器紧急停机电磁阀迅速关闭导叶，同时转入正常停机流程。

----在机组LCU屏和调速器柜上设置紧急停机按钮，带保护罩，动作事故配压阀、关主阀，到调速器紧急停机电磁阀。

12、以上所有紧急停机信号，不论电气事故停机还是机械事故停机，除按上
述归类出口作用与不同的紧急停机程序外，还需转入正常停机流程，以便完成机组停机时的辅助设备投切操作。

同时在发生以上事故紧急停机过程中，若剪断销剪断或机组前的压力钢管爆破时则需关闭机组进水阀并发事故信号。

------所有紧急停机流程，都需转入正常停机流程，以完成机组停机时的辅助设备退出操作。

13、机组紧急停机后备保护机组紧急停机后备保护回路实现方式有2种:一
种是设置另一套独立的仅具有CPU，DI，DO的PLC来实现，另一种为用常规继电器来搭建的逻辑回路，2种方式在现有的项目中均具有应用实例。

当利用常规继电器回路来实现水力机械保护时，回路所实现的逻辑应与紧停流程一致，但经过相应简化，此回路可参见图2。

图2水力机械保护常规继电器回路由于目前PLC技术已经普及，其性能在多年的运用中已被充分证明是稳定可靠的，在大量使用和规模化生产PLC的今天，其价格也不比常规继电器昂贵。

PLC具有良好的性价比，可以加入多种闭锁及判别条件，逻辑方便调整，动作信号可详细登录、归档，方便事故分析。

此外，在设计过程中，机组事故信号的自动化元件或接点有些并不能完全冗余配置，这就造成了不能同时为电站计算机监控系统紧停回路和紧停后备保护回路提供原接点信号。

针对这种情况，有的电站是通过在这些信号装置内部经继电器重动引出变相的冗余接点来进入2个回路。

此种方式虽然完善了2个回路信号输入问题，但信号重动经过了电源和继电器2个中间环节，其可靠性及速动性均大打折扣。

而当机组紧急停机后备保护回路采用PLC实现时，采用光隔输入方式即可轻松满足一副接点同时供主PLC及后备PLC的信号输入要求，因此，笔者倾向于紧急停机后备保护也采用另一套独立PLC来实现。

------提供一套紧急停机PLC，跳DL、跳灭磁开关、到调速器急停电磁阀。

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