DCS公用系統故障,循泵跳閘雙機停運
2005年4月7日,某發(fā)電廠(chǎng)因DCS公用控制系統故障,3、4號機組運行中3臺循泵同時(shí)跳閘,導致兩臺機組同時(shí)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重事故;經(jīng)緊急搶修于次日啟動(dòng)后再次發(fā)生運行中3臺循泵同時(shí)跳閘,由于機組負荷低,且搶救及時(shí),未造成停機事故。
【事故經(jīng)過(guò)】
事故前運行方式3、4號機組負荷均為310MW,循環(huán)水系統擴大單元制運行,#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(dòng)蝶閥開(kāi)足。
14:07,DCS循環(huán)水系統發(fā)出卡件故障報警,接著(zhù)3、4號機組循環(huán)水系統所有泵、電動(dòng)閥門(mén)同時(shí)發(fā)生誤跳、誤動(dòng):#5、#6、#7循泵同時(shí)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(dòng)蝶閥#1、#2自關(guān);#3、#4冷卻塔循環(huán)水進(jìn)水門(mén)自關(guān);工業(yè)水回水電動(dòng)蝶閥#1、#2自關(guān),工業(yè)水回水電動(dòng)蝶閥3自開(kāi)。14:09,4號機組真空低保護動(dòng)作跳閘。14:10,3號機組低真空保護動(dòng)作跳閘。14:18,發(fā)現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(jìn)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循泵房所有設備再次同時(shí)發(fā)生誤跳、誤動(dòng)。因#6循泵自啟,3號機循環(huán)水壓力得以保??;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(dòng);循環(huán)水系統采用單元制運行,運行派專(zhuān)人加強就地監視,循泵停運操作在電氣監控系統上進(jìn)行。
【原因分析】
從DCS系統查看各動(dòng)作設備的跳合閘或開(kāi)關(guān)指令,均無(wú)輸出,運行也無(wú)相關(guān)操作記錄,排除CRT盤(pán)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(mén)、冷卻塔循環(huán)水進(jìn)水電動(dòng)門(mén)、冷卻水泵、工業(yè)水回水電動(dòng)門(mén)等狀態(tài),發(fā)現所有設備均在同一時(shí)刻發(fā)生誤動(dòng),排除某些設備先動(dòng)再聯(lián)動(dòng)其它設備可能。
由于循泵跳閘的同時(shí)伴隨循泵出口母管連通管#1、#2聯(lián)絡(luò )門(mén)自關(guān),#3、#4塔循環(huán)水進(jìn)水電動(dòng)門(mén)自關(guān)、#1冷卻水泵跳閘、工業(yè)回水電動(dòng)門(mén)#1、#2自關(guān),這些設備均沒(méi)有循泵跳閘聯(lián)動(dòng)的邏輯,控制電源也取自不同的MCC盤(pán),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(dòng)力電源的影響。
查看DCS報警歷史,發(fā)現跳泵前1秒均發(fā)生有DPU64/84 #1站和#2站卡件故障報警。進(jìn)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)水控制系統發(fā)生故障是導致事故的原因。結合事故現象和各設備狀態(tài)歷史趨勢仔細分析后發(fā)現:#2循泵房所有非DCS控制的設備未誤動(dòng)、進(jìn)入DCS控制但配電箱拉開(kāi)的設備未誤動(dòng),而所有由DCS控制的設備均在同一時(shí)刻發(fā)生了誤動(dòng)。判斷事故發(fā)生時(shí)DCS遠程控制柜所有出口繼電器同時(shí)帶電動(dòng)作,使得所有設備反態(tài)動(dòng)作(運行設備自停、備用設備自啟)。這一結論經(jīng)試驗得到證實(shí)。進(jìn)一步檢查繼電器誤動(dòng)原因,發(fā)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(jīng)貴州電力試驗研究院、DCS廠(chǎng)家和電廠(chǎng)技術(shù)人員共同對遠程柜反復進(jìn)行電源系統品質(zhì)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(dòng)現象外,其它事故中發(fā)生的現象均已出現。經(jīng)分析試驗采取的手段有限,不可能完全模擬出事故時(shí)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(jìn)線(xiàn)(UPS和保安段)均由1根2.5mm的線(xiàn)改為2根2.5mm的線(xiàn)并接,以降低線(xiàn)損電壓,經(jīng)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(pán)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(jìn)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(diǎn)(接地電阻0.22Ω,廠(chǎng)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(xiàn)接地。
3、DCS改進(jìn)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(dòng)累計功能,便于分析。
(3)將遠程柜兩路電源狀態(tài)和2個(gè)備用繼電器的輸出接點(diǎn)引入DCS,對設備的運行狀態(tài)進(jìn)行全程監控、記錄。以上改進(jìn)措施實(shí)施后,未立即恢復循泵跳閘繼電器,3、4號機循環(huán)水系統繼續在嚴密監視狀況下運行了3個(gè)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后,循環(huán)水系統一直穩定運行至今。至此,可認為事故隱患已經(jīng)消除。
4、取得的經(jīng)驗教訓
(1)循環(huán)水系統由于運行中設備操作少,電廠(chǎng)基本都是無(wú)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(fā)生故障,尤其在擴大單元制運行時(shí),會(huì )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(shí)應對廠(chǎng)家硬件配置、圖紙方案嚴格審查,做到一勞永逸。
(2)循泵房環(huán)境遠較電子設備間差,遠程控制裝置應充分考慮現場(chǎng)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(pán)柜取,而循泵房低壓電氣設備一般屬3類(lèi)負荷,電源可靠性較低,甚至未達到兩路冗余,在安裝驗收時(shí)應加以注意檢查。
(4)設計時(shí)遠程柜電源電纜由熱工專(zhuān)業(yè)開(kāi)列,很難精確計算電纜長(cháng)度和線(xiàn)損可能造成的壓降,在安裝時(shí)應現場(chǎng)實(shí)際測量電纜走向確定長(cháng)度后,再根據控制裝置負載大小核算電源電纜線(xiàn)徑,確保電源品質(zhì)。
(5)電廠(chǎng)平面設計時(shí)循泵房通常距主廠(chǎng)房較遠,在丘陵山區其地基多采用回填處理,周?chē)O置接地樁不能滿(mǎn)足要求,只有電氣接地網(wǎng)覆蓋該區域,實(shí)際工程中又不可能為遠程柜設置單獨接地點(diǎn),因此循泵房遠程柜接地點(diǎn)的選擇尤為重要,應與附近電氣設備接地點(diǎn)保持足夠距離,防止干擾反竄。
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