DCS公用系統(tǒng)故障,循泵跳閘雙機停運
2005年4月7日,某發(fā)電廠因DCS公用控制系統(tǒng)故障,3、4號機組運行中3臺循泵同時跳閘,導(dǎo)致兩臺機組同時低真空停運,并造成兩臺機組凝汽器循環(huán)水出水管道墊子因發(fā)生水錘損壞多處的嚴(yán)重事故;經(jīng)緊急搶修于次日啟動后再次發(fā)生運行中3臺循泵同時跳閘,由于機組負(fù)荷低,且搶救及時,未造成停機事故。
【事故經(jīng)過】
事故前運行方式3、4號機組負(fù)荷均為310MW,循環(huán)水系統(tǒng)擴大單元制運行,#5、#6、#7循泵運行,#8循泵聯(lián)鎖備用,循泵出口聯(lián)通管#1、#2電動蝶閥開足。
14:07,DCS循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)出卡件故障報警,接著3、4號機組循環(huán)水系統(tǒng)所有泵、電動閥門同時發(fā)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(guān);#3、#4冷卻塔循環(huán)水進水門自關(guān);工業(yè)水回水電動蝶閥#1、#2自關(guān),工業(yè)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(fā)現(xiàn)3、4號機組0米凝汽器膠球網(wǎng)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(huán)水,13:35并網(wǎng);12:10,3號機通循環(huán)水,13:48并網(wǎng)。15:06,#2循泵房所有設(shè)備再次同時發(fā)生誤跳、誤動。因#6循泵自啟,3號機循環(huán)水壓力得以保住;運行人員搶合#8循泵成功,4號機循環(huán)水壓力得以保住。鑒于DCS公用循環(huán)水系統(tǒng)頻發(fā)故障,在未找到真正原因并加以解決之前,為防止再次發(fā)生事故,制定了循環(huán)水系統(tǒng)運行的應(yīng)急措施方案:將#2循泵房遠(yuǎn)程控制柜內(nèi)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(shè)備誤動;循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制運行,運行派專人加強就地監(jiān)視,循泵停運操作在電氣監(jiān)控系統(tǒng)上進行。
【原因分析】
從DCS系統(tǒng)查看各動作設(shè)備的跳合閘或開關(guān)指令,均無輸出,運行也無相關(guān)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(lián)絡(luò)門、冷卻塔循環(huán)水進水電動門、冷卻水泵、工業(yè)水回水電動門等狀態(tài),發(fā)現(xiàn)所有設(shè)備均在同一時刻發(fā)生誤動,排除某些設(shè)備先動再聯(lián)動其它設(shè)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(lián)絡(luò)門自關(guān),#3、#4塔循環(huán)水進水電動門自關(guān)、#1冷卻水泵跳閘、工業(yè)回水電動門#1、#2自關(guān),這些設(shè)備均沒有循泵跳閘聯(lián)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(shè)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(fā)現(xiàn)跳泵前1秒均發(fā)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(fā)生2次以上的報警,初步判斷公用循環(huán)水控制系統(tǒng)發(fā)生故障是導(dǎo)致事故的原因。結(jié)合事故現(xiàn)象和各設(shè)備狀態(tài)歷史趨勢仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn):#2循泵房所有非DCS控制的設(shè)備未誤動、進入DCS控制但配電箱拉開的設(shè)備未誤動,而所有由DCS控制的設(shè)備均在同一時刻發(fā)生了誤動。判斷事故發(fā)生時DCS遠(yuǎn)程控制柜所有出口繼電器同時帶電動作,使得所有設(shè)備反態(tài)動作(運行設(shè)備自停、備用設(shè)備自啟)。這一結(jié)論經(jīng)試驗得到證實。進一步檢查繼電器誤動原因,發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程柜電源系統(tǒng)和接地系統(tǒng)在設(shè)計和施工方面均存在大量安全隱患。經(jīng)貴州電力試驗研究院、DCS廠家和電廠技術(shù)人員共同對遠(yuǎn)程柜反復(fù)進行電源系統(tǒng)品質(zhì)測試、接地系統(tǒng)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(xiàn)象外,其它事故中發(fā)生的現(xiàn)象均已出現(xiàn)。經(jīng)分析試驗采取的手段有限,不可能完全模擬出事故時突發(fā)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(yuǎn)程柜電源系統(tǒng)和接地系統(tǒng)不符合規(guī)范是造成本次事故的根本原因。
【防范措施】
1、將遠(yuǎn)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(jīng)測試提高電源電壓3~5V。將遠(yuǎn)程柜空調(diào)的電源改接到就地MCC盤上,減小空調(diào)啟停對遠(yuǎn)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(yuǎn)程柜接地系統(tǒng)改進措施
(1)在遠(yuǎn)程柜同底座槽鋼間增加膠木板,將遠(yuǎn)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(nèi)選擇接地點(接地電阻0.22Ω,廠家要求<2.5Ω)。
(3)將遠(yuǎn)程柜光纖盒內(nèi)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(shù)自動累計功能,便于分析。
(3)將遠(yuǎn)程柜兩路電源狀態(tài)和2個備用繼電器的輸出接點引入DCS,對設(shè)備的運行狀態(tài)進行全程監(jiān)控、記錄。以上改進措施實施后,未立即恢復(fù)循泵跳閘繼電器,3、4號機循環(huán)水系統(tǒng)繼續(xù)在嚴(yán)密監(jiān)視狀況下運行了3個月,未再發(fā)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(fù)后,循環(huán)水系統(tǒng)一直穩(wěn)定運行至今。至此,可認(rèn)為事故隱患已經(jīng)消除。
4、取得的經(jīng)驗教訓(xùn)
(1)循環(huán)水系統(tǒng)由于運行中設(shè)備操作少,電廠基本都是無人值守,因此對其控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的要求更為突出。一旦發(fā)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(yán)重,設(shè)計時應(yīng)對廠家硬件配置、圖紙方案嚴(yán)格審查,做到一勞永逸。
(2)循泵房環(huán)境遠(yuǎn)較電子設(shè)備間差,遠(yuǎn)程控制裝置應(yīng)充分考慮現(xiàn)場溫濕度、防塵、防電磁干擾等因素,并為所增設(shè)防護設(shè)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(shè)備一般屬3類負(fù)荷,電源可靠性較低,甚至未達到兩路冗余,在安裝驗收時應(yīng)加以注意檢查。
(4)設(shè)計時遠(yuǎn)程柜電源電纜由熱工專業(yè)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(yīng)現(xiàn)場實際測量電纜走向確定長度后,再根據(jù)控制裝置負(fù)載大小核算電源電纜線徑,確保電源品質(zhì)。
(5)電廠平面設(shè)計時循泵房通常距主廠房較遠(yuǎn),在丘陵山區(qū)其地基多采用回填處理,周圍設(shè)置接地樁不能滿足要求,只有電氣接地網(wǎng)覆蓋該區(qū)域,實際工程中又不可能為遠(yuǎn)程柜設(shè)置單獨接地點,因此循泵房遠(yuǎn)程柜接地點的選擇尤為重要,應(yīng)與附近電氣設(shè)備接地點保持足夠距離,防止干擾反竄。
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