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DCS公用系統故障,循泵跳閘雙機停運

2005年4月7日,某發電廠因DCS公用控制系統故障,3、4號機組運行中3臺循泵同時跳閘,導致兩臺機組同時低真空停運,并造成兩臺機組凝汽器循環水出水管道墊子因發生水錘損壞多處的嚴重事故;經緊急搶修于次日啟動后再次發生運行中3臺循泵同時跳閘,由于機組負荷低,且搶救及時,未造成停機事故。
【事故經過】
事故前運行方式3、4號機組負荷均為310MW,循環水系統擴大單元制運行,#5、#6、#7循泵運行,#8循泵聯鎖備用,循泵出口聯通管#1、#2電動蝶閥開足。
14:07,DCS循環水系統發出卡件故障報警,接著3、4號機組循環水系統所有泵、電動閥門同時發生誤跳、誤動:#5、#6、#7循泵同時跳閘,#8循泵自啟;#1冷卻水泵跳閘,#2冷卻水泵自啟;循泵出口母管連通管電動蝶閥#1、#2自關;#3、#4冷卻塔循環水進水門自關;工業水回水電動蝶閥#1、#2自關,工業水回水電動蝶閥3自開。14:09,4號機組真空低保護動作跳閘。14:10,3號機組低真空保護動作跳閘。14:18,發現3、4號機組0米凝汽器膠球網處法蘭大量漏水,凝汽器出水管墊子吹損,遂破壞真空,保壓停爐進行搶修。
次日10:42,4號機通循環水,13:35并網;12:10,3號機通循環水,13:48并網。15:06,#2循泵房所有設備再次同時發生誤跳、誤動。因#6循泵自啟,3號機循環水壓力得以保住;運行人員搶合#8循泵成功,4號機循環水壓力得以保住。鑒于DCS公用循環水系統頻發故障,在未找到真正原因并加以解決之前,為防止再次發生事故,制定了循環水系統運行的應急措施方案:將#2循泵房遠程控制柜內4臺循泵及出口液控蝶閥的跳閘繼電器全部拔除,避免DCS引起設備誤動;循環水系統采用單元制運行,運行派專人加強就地監視,循泵停運操作在電氣監控系統上進行。
【原因分析】
從DCS系統查看各動作設備的跳合閘或開關指令,均無輸出,運行也無相關操作記錄,排除CRT盤上人為誤操作可能。
查看各循泵、出口蝶閥、連通管聯絡門、冷卻塔循環水進水電動門、冷卻水泵、工業水回水電動門等狀態,發現所有設備均在同一時刻發生誤動,排除某些設備先動再聯動其它設備可能。
由于循泵跳閘的同時伴隨循泵出口母管連通管#1、#2聯絡門自關,#3、#4塔循環水進水電動門自關、#1冷卻水泵跳閘、工業回水電動門#1、#2自關,這些設備均沒有循泵跳閘聯動的邏輯,控制電源也取自不同的MCC盤,除交流電源外還有直流電源,段上供電設備除#2循泵房外均運行正常,所以可以排除動力電源的影響。
查看DCS報警歷史,發現跳泵前1秒均發生有DPU64/84 #1站和#2站卡件故障報警。進一步查看#1、#2站各卡件的報警累積記錄,每塊卡件均發生2次以上的報警,初步判斷公用循環水控制系統發生故障是導致事故的原因。結合事故現象和各設備狀態歷史趨勢仔細分析后發現:#2循泵房所有非DCS控制的設備未誤動、進入DCS控制但配電箱拉開的設備未誤動,而所有由DCS控制的設備均在同一時刻發生了誤動。判斷事故發生時DCS遠程控制柜所有出口繼電器同時帶電動作,使得所有設備反態動作(運行設備自停、備用設備自啟)。這一結論經試驗得到證實。進一步檢查繼電器誤動原因,發現遠程柜電源系統和接地系統在設計和施工方面均存在大量安全隱患。經貴州電力試驗研究院、DCS廠家和電廠技術人員共同對遠程柜反復進行電源系統品質測試、接地系統噪聲測試、電源切換試驗、電源降壓試驗,除未捕捉到繼電器誤動現象外,其它事故中發生的現象均已出現。經分析試驗采取的手段有限,不可能完全模擬出事故時突發惡劣工況,如瞬間大幅壓降和大能量電磁干擾等,但足以證明遠程柜電源系統和接地系統不符合規范是造成本次事故的根本原因。

【防范措施】
1、將遠程柜的兩路電源進線(UPS和保安段)均由1根2.5mm的線改為2根2.5mm的線并接,以降低線損電壓,經測試提高電源電壓3~5V。將遠程柜空調的電源改接到就地MCC盤上,減小空調啟停對遠程柜供電電壓的影響。將B路電源(保安段)增加一小型UPS(1kVA,6min),防止電源瞬間突降。
2、遠程柜接地系統改進措施
(1)在遠程柜同底座槽鋼間增加膠木板,將遠程柜與低壓電氣柜用膠木板絕緣隔離,使機柜完全浮空。
(2)重新在循泵房外電纜溝內選擇接地點(接地電阻0.22Ω,廠家要求<2.5Ω)。
(3)將遠程柜光纖盒內兩根鋼絲加上絕緣。
(4)將24V電源接地線接地。
3、DCS改進措施
(1)按危險分散的原則重新分配DO通道,使一塊卡件只控制一臺循泵。
(2)增加卡件故障次數自動累計功能,便于分析。
(3)將遠程柜兩路電源狀態和2個備用繼電器的輸出接點引入DCS,對設備的運行狀態進行全程監控、記錄。以上改進措施實施后,未立即恢復循泵跳閘繼電器,3、4號機循環水系統繼續在嚴密監視狀況下運行了3個月,未再發生任何異常。2005-7-29,將所有循泵和出口蝶閥跳閘繼電器裝復后,循環水系統一直穩定運行至今。至此,可認為事故隱患已經消除。
4、取得的經驗教訓
(1)循環水系統由于運行中設備操作少,電廠基本都是無人值守,因此對其控制系統安全穩定性的要求更為突出。一旦發生故障,尤其在擴大單元制運行時,會直接威脅到兩臺機組的安全運行,造成的后果極為嚴重,設計時應對廠家硬件配置、圖紙方案嚴格審查,做到一勞永逸。
(2)循泵房環境遠較電子設備間差,遠程控制裝置應充分考慮現場溫濕度、防塵、防電磁干擾等因素,并為所增設防護設施考慮完善配套解決方案。
(3)施工單位為圖方便,循泵房DCS控制裝置電源往往直接從就地低壓電氣盤柜取,而循泵房低壓電氣設備一般屬3類負荷,電源可靠性較低,甚至未達到兩路冗余,在安裝驗收時應加以注意檢查。
(4)設計時遠程柜電源電纜由熱工專業開列,很難精確計算電纜長度和線損可能造成的壓降,在安裝時應現場實際測量電纜走向確定長度后,再根據控制裝置負載大小核算電源電纜線徑,確保電源品質。
(5)電廠平面設計時循泵房通常距主廠房較遠,在丘陵山區其地基多采用回填處理,周圍設置接地樁不能滿足要求,只有電氣接地網覆蓋該區域,實際工程中又不可能為遠程柜設置單獨接地點,因此循泵房遠程柜接地點的選擇尤為重要,應與附近電氣設備接地點保持足夠距離,防止干擾反竄。

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