淺析抽蓄電廠機組抽水啟動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(tǒng)將轉(zhuǎn)輪室的水壓到轉(zhuǎn)輪以下，使得機組在空氣中旋轉(zhuǎn)升速，避免了轉(zhuǎn)輪在水中攪水啟動消耗太多能量，啟動電流太大對電氣設(shè)備要求太高等問題。尾水管液位過高信號用來監(jiān)測尾水管水位，機組升速過程中尾水管水位在轉(zhuǎn)輪以下，若此時報尾水管液位過高說明壓水失敗，轉(zhuǎn)輪將會在水中攪水，現(xiàn)地中央控制單元將會發(fā)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(yōu)化，在符合現(xiàn)場設(shè)備實際的情況下，提升設(shè)備的可靠性。結(jié)合現(xiàn)場工作經(jīng)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(jié)，供大家參考和指正。

1裝置現(xiàn)狀及問題分析
機組在尾水管錐管段上裝有1個液位開關(guān)CL301，是開關(guān)量輸出測量裝置。用于機組在抽水啟動壓水保持流程中監(jiān)測尾水管水位，當液位開關(guān)CL301動作時，向機組監(jiān)控系統(tǒng)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(fā)生過數(shù)次因尾水管水位過高液位開關(guān)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(yōu)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(zhuǎn)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(guān)CL301動作。通過對歷史事件進行分析，發(fā)現(xiàn)一個共同點，即當監(jiān)控系統(tǒng)收到尾水管水位過高開關(guān)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(jiān)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(cè)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(guān)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(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，其探頭電極間導通或極間電容變小，液位開關(guān)延時0.05s動作，信號1，2線接通，信號端1號線發(fā)出24V直流高電平即尾水水位過高信號；當液位開關(guān)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(guān)延時0.5s動作復歸，信號端1號線變?yōu)?V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(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(fā)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(guān)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(fā)報警信號。
（6）對液位開關(guān)CL301傳感器探頭進行清洗回裝后，開關(guān)動作正常。
（7）后續(xù)改進措施：定期對尾水管水位過高開關(guān)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(yōu)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(jiān)控收到尾水管水位過高開關(guān)CL301動作信號，則會給監(jiān)控發(fā)一個尾水管水位過高信號，監(jiān)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(guān)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(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“尾水管水位過高”定值，程序內(nèi)實時比較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“尾水管水位過高”信號，此信號與液位開關(guān)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(jù)機組運行實際情況，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停機邏輯。

5結(jié)語
通過對監(jiān)控尾水管水位過高保護停機邏輯進行優(yōu)化及定期清洗液位開關(guān)CL301雙重措施，機組未再出現(xiàn)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。