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淺析抽蓄電廠機組抽水啟動尾水管液位過高原因

來源:上海自動化儀表有限公司作者:上海自動化儀表有限公司

抽水蓄能電廠具有削峰、填谷作用,在用電低谷時期利用多余電量將水從下水庫抽到上水庫進行蓄能。抽水啟動過程中利用高壓氣系統將轉輪室的水壓到轉輪以下,使得機組在空氣中旋轉升速,避免了轉輪在水中攪水啟動消耗太多能量,啟動電流太大對電氣設備要求太高等問題。尾水管液位過高信號用來監測尾水管水位,機組升速過程中尾水管水位在轉輪以下,若此時報尾水管液位過高說明壓水失敗,轉輪將會在水中攪水,現地中央控制單元將會發令走停機流程,導致機組啟動失敗。故對尾水管水位過高信號進行優化,在符合現場設備實際的情況下,提升設備的可靠性。結合現場工作經驗,對機組抽水啟動中尾水管液位過高誤動原因進行分析和總結,供大家參考和指正。

1裝置現狀及問題分析
機組在尾水管錐管段上裝有1個液位開關CL301,是開關量輸出測量裝置。用于機組在抽水啟動壓水保持流程中監測尾水管水位,當液位開關CL301動作時,向機組監控系統送出1個“尾水管水位過高”信號,該信號作用于停機。另外在尾水管錐管段上還裝有1個差壓變送器CP304,是模擬量輸出測量裝置,用于充水流程控制。

機組自投運以來,發生過數次因尾水管水位過高液位開關CL301誤動導致停機的情況,針對該問題,電站組織*人員進行了深入分析,從原因分析、處理過程、優化方案3方面對該問題進行了闡述。
2液位過高誤動原因分析
“機組壓水過程中尾水水位過高而壓水失敗”,該保護的目的是避免機組在抽水開機壓水保持過程中,尾水管液位過高,使得機組轉輪攪水,使機組處于不安全的工況。該保護動作的條件有2點:①機組在壓水保持過程中;②尾水管水位過高開關CL301動作。通過對歷史事件進行分析,發現一個共同點,即當監控系統收到尾水管水位過高開關CL301動作信號時,尾水管液位差壓變送器CP304值均是在17~20kPa,機組LCU監測到的有功功率是0MW,而正常情況下,當尾水管液位過高,機組攪水時,差壓變送器CP304模擬量值一般小于4kPa,機組有功功率值小于-20MW,從尾水管液位差壓值和機組有功功率值可以側面得出保護動作時,機組尾水管實際液位并不在過高位置,故判斷系尾水管水位過高開關CL301誤動導致停機。
3液位過高誤動處理建議
(1)對尾水管水位過高信號回路二次端子進行檢查和緊固,檢查端子無松動跡象。
(2)對“尾水管水位過高”信號繼電器K81進行校驗,繼電器線圈阻值正常,輔助觸點通斷正常。
(3)將尾水管水位過高開關CL301拆下,發現其探頭上有大量水垢。尾水管水位過高開關CL301使用的是KOBOLD液位開關,型號為NQ1000,該液位開關傳感器使用24V直流電源供電,采用三線制接線方法。

(4)傳感器探頭電極使用不銹鋼導電材料制作,中間采用不親水的材料作為絕緣,其工作原理是:尾水管液位開關傳感器探頭沒入水中時,其探頭電極間導通或極間電容變小,液位開關延時0.05s動作,信號1,2線接通,信號端1號線發出24V直流高電平即尾水水位過高信號;當液位開關傳感器探頭暴露在空氣中時,探頭電極不導電,極間電容較大,液位開關延時0.5s動作復歸,信號端1號線變為0V低電平,即尾水水位正常信號。由此分析得出,由于尾水管液位開關傳感器探頭電極絕緣部分存在大量水垢,電極間的絕緣材料絕緣能力降低,若水位波動導致水流濺在傳感器探頭上,容易造成液位傳感器誤認為沒入水中,從而誤發尾水管水位過高信號。
(5)通過以上檢查分析,確認尾水管水位過高開關CL301誤動作原因為:傳感器金屬探頭存在水垢和水位波動兩方面造成了傳感器誤發報警信號。
(6)對液位開關CL301傳感器探頭進行清洗回裝后,開關動作正常。
(7)后續改進措施:定期對尾水管水位過高開關CL301探頭進行清洗,確保無污垢,通過差壓變送器CP304對管路進行排氣。
4優化方案
機組抽水啟動中尾水管液位過高致保護停機邏輯為當機組壓水*后,如果監控收到尾水管水位過高開關CL301動作信號,則會給監控發一個尾水管水位過高信號,監控將會判斷機組壓水失敗,走停機流程。

由于采用的是單點無延時保護出口邏輯,而液位開關CL301誤動的可能性依然存在,故保護的可靠性不高。考慮到尾水管液位差壓變送器CP304自投運以來,運行穩定,未出現過異常情況,故通過CP304,在監控程序內設置一個“尾水管水位過高”定值,程序內實時比較CP304上送至監控的模擬量值與“尾水管水位過高”定值,如果CP304上送至監控的模擬量值小于“尾水管水位過高”定值,則在程序內出口另一個“尾水管水位過高”信號,此信號與液位開關CL301送上來的“尾水管水位過高”信號進行邏輯與操作后,才非常終出口保護停機信號。根據機組運行實際情況,將“尾水管水位過高”模擬量定值設為4KPa,優化后的尾水管水位過高保護停機邏輯。

5結語
通過對監控尾水管水位過高保護停機邏輯進行優化及定期清洗液位開關CL301雙重措施,機組未再出現因尾水管水位過高而導致機組停機的情況,有效提升了機組的可靠運行水平。

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