淺析抽蓄電廠機(jī)組抽水啟動(dòng)尾水管液位過高原因

抽水蓄能電廠具有削峰、填谷作用，在用電低谷時(shí)期利用多余電量將水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)進(jìn)行蓄能。抽水啟動(dòng)過程中利用高壓氣系統(tǒng)將轉(zhuǎn)輪室的水壓到轉(zhuǎn)輪以下，使得機(jī)組在空氣中旋轉(zhuǎn)升速，避免了轉(zhuǎn)輪在水中攪水啟動(dòng)消耗太多能量，啟動(dòng)電流太大對(duì)電氣設(shè)備要求太高等問題。尾水管液位過高信號(hào)用來監(jiān)測(cè)尾水管水位，機(jī)組升速過程中尾水管水位在轉(zhuǎn)輪以下，若此時(shí)報(bào)尾水管液位過高說明壓水失敗，轉(zhuǎn)輪將會(huì)在水中攪水，現(xiàn)地中央控制單元將會(huì)發(fā)令走停機(jī)流程，導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)失敗。故對(duì)尾水管水位過高信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，在符合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際的情況下，提升設(shè)備的可靠性。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)組抽水啟動(dòng)中尾水管液位過高誤動(dòng)原因進(jìn)行分析和總結(jié)，供大家參考和指正。

1裝置現(xiàn)狀及問題分析
機(jī)組在尾水管錐管段上裝有1個(gè)液位開關(guān)CL301，是開關(guān)量輸出測(cè)量裝置。用于機(jī)組在抽水啟動(dòng)壓水保持流程中監(jiān)測(cè)尾水管水位，當(dāng)液位開關(guān)CL301動(dòng)作時(shí)，向機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)送出1個(gè)“尾水管水位過高”信號(hào)，該信號(hào)作用于停機(jī)。另外在尾水管錐管段上還裝有1個(gè)差壓變送器CP304，是模擬量輸出測(cè)量裝置，用于充水流程控制。

機(jī)組自投運(yùn)以來，發(fā)生過數(shù)次因尾水管水位過高液位開關(guān)CL301誤動(dòng)導(dǎo)致停機(jī)的情況，針對(duì)該問題，電站組織*人員進(jìn)行了深入分析，從原因分析、處理過程、優(yōu)化方案3方面對(duì)該問題進(jìn)行了闡述。
2液位過高誤動(dòng)原因分析
“機(jī)組壓水過程中尾水水位過高而壓水失敗”，該保護(hù)的目的是避免機(jī)組在抽水開機(jī)壓水保持過程中，尾水管液位過高，使得機(jī)組轉(zhuǎn)輪攪水，使機(jī)組處于不安全的工況。該保護(hù)動(dòng)作的條件有2點(diǎn)：①機(jī)組在壓水保持過程中；②尾水管水位過高開關(guān)CL301動(dòng)作。通過對(duì)歷史事件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同點(diǎn)，即當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)收到尾水管水位過高開關(guān)CL301動(dòng)作信號(hào)時(shí)，尾水管液位差壓變送器CP304值均是在17~20kPa，機(jī)組LCU監(jiān)測(cè)到的有功功率是0MW，而正常情況下，當(dāng)尾水管液位過高，機(jī)組攪水時(shí)，差壓變送器CP304模擬量值一般小于4kPa，機(jī)組有功功率值小于-20MW，從尾水管液位差壓值和機(jī)組有功功率值可以側(cè)面得出保護(hù)動(dòng)作時(shí)，機(jī)組尾水管實(shí)際液位并不在過高位置，故判斷系尾水管水位過高開關(guān)CL301誤動(dòng)導(dǎo)致停機(jī)。
3液位過高誤動(dòng)處理建議
（1）對(duì)尾水管水位過高信號(hào)回路二次端子進(jìn)行檢查和緊固，檢查端子無松動(dòng)跡象。
（2）對(duì)“尾水管水位過高”信號(hào)繼電器K81進(jìn)行校驗(yàn)，繼電器線圈阻值正常，輔助觸點(diǎn)通斷正常。
（3）將尾水管水位過高開關(guān)CL301拆下，發(fā)現(xiàn)其探頭上有大量水垢。尾水管水位過高開關(guān)CL301使用的是KOBOLD液位開關(guān)，型號(hào)為NQ1000，該液位開關(guān)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(dǎo)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(guān)傳感器探頭沒入水中時(shí)，其探頭電極間導(dǎo)通或極間電容變小，液位開關(guān)延時(shí)0.05s動(dòng)作，信號(hào)1，2線接通，信號(hào)端1號(hào)線發(fā)出24V直流高電平即尾水水位過高信號(hào)；當(dāng)液位開關(guān)傳感器探頭暴露在空氣中時(shí)，探頭電極不導(dǎo)電，極間電容較大，液位開關(guān)延時(shí)0.5s動(dòng)作復(fù)歸，信號(hào)端1號(hào)線變?yōu)?V低電平，即尾水水位正常信號(hào)。由此分析得出，由于尾水管液位開關(guān)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(dòng)導(dǎo)致水流濺在傳感器探頭上，容易造成液位傳感器誤認(rèn)為沒入水中，從而誤發(fā)尾水管水位過高信號(hào)。
（5）通過以上檢查分析，確認(rèn)尾水管水位過高開關(guān)CL301誤動(dòng)作原因?yàn)椋簜鞲衅鹘饘偬筋^存在水垢和水位波動(dòng)兩方面造成了傳感器誤發(fā)報(bào)警信號(hào)。
（6）對(duì)液位開關(guān)CL301傳感器探頭進(jìn)行清洗回裝后，開關(guān)動(dòng)作正常。
（7）后續(xù)改進(jìn)措施：定期對(duì)尾水管水位過高開關(guān)CL301探頭進(jìn)行清洗，確保無污垢，通過差壓變送器CP304對(duì)管路進(jìn)行排氣。
4優(yōu)化方案
機(jī)組抽水啟動(dòng)中尾水管液位過高致保護(hù)停機(jī)邏輯為當(dāng)機(jī)組壓水*后，如果監(jiān)控收到尾水管水位過高開關(guān)CL301動(dòng)作信號(hào)，則會(huì)給監(jiān)控發(fā)一個(gè)尾水管水位過高信號(hào)，監(jiān)控將會(huì)判斷機(jī)組壓水失敗，走停機(jī)流程。

由于采用的是單點(diǎn)無延時(shí)保護(hù)出口邏輯，而液位開關(guān)CL301誤動(dòng)的可能性依然存在，故保護(hù)的可靠性不高。考慮到尾水管液位差壓變送器CP304自投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)過異常情況，故通過CP304，在監(jiān)控程序內(nèi)設(shè)置一個(gè)“尾水管水位過高”定值，程序內(nèi)實(shí)時(shí)比較CP304上送至監(jiān)控的模擬量值與“尾水管水位過高”定值，如果CP304上送至監(jiān)控的模擬量值小于“尾水管水位過高”定值，則在程序內(nèi)出口另一個(gè)“尾水管水位過高”信號(hào)，此信號(hào)與液位開關(guān)CL301送上來的“尾水管水位過高”信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作后，才非常終出口保護(hù)停機(jī)信號(hào)。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行實(shí)際情況，將“尾水管水位過高”模擬量定值設(shè)為4KPa，優(yōu)化后的尾水管水位過高保護(hù)停機(jī)邏輯。

5結(jié)語
通過對(duì)監(jiān)控尾水管水位過高保護(hù)停機(jī)邏輯進(jìn)行優(yōu)化及定期清洗液位開關(guān)CL301雙重措施，機(jī)組未再出現(xiàn)因尾水管水位過高而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的情況，有效提升了機(jī)組的可靠運(yùn)行水平。