浅析抽蓄电厂机组抽水启动尾水管液位过高原因

　　摘　要：抽水蓄能电厂具有削峰、填谷作用，在用电低谷时期利用多余电量将水从下水库抽到上水库进行蓄能。抽水启动过程中利用高压气系统将转轮室的水压到转轮以下，使得机组在空气中旋转升速，避免了转轮在水中搅水启动消耗太多能量，启动电流太大对电气设备要求太高等问题。尾水管液位过高信号用来监测尾水管水位，机组升速过程中尾水管水位在转轮以下，若此时报尾水管液位过高说明压水失败，转轮将会在水中搅水，现地中央控制单元将会发令走停机流程，导致机组启动失败。故对尾水管水位过高信号进行优化，在符合现场设备实际的情况下，提升设备的可靠性。结合现场工作经验，对机组抽水启动中尾水管液位过高误动原因进行分析和总结，供大家参考和指正。

　　1装置现状及问题分析

　　机组在尾水管锥管段上装有1个液位开关CL301，是开关量输出测量装置。用于机组在抽水启动压水保持流程中监测尾水管水位，当液位开关CL301动作时，向机组监控系统送出1个“尾水管水位过高”信号，该信号作用于停机。另外在尾水管锥管段上还装有1个差压变送器CP304，是模拟量输出测量装置，用于充水流程控制，如图1所示。

　　差压变送器 CP304 测量装置

　　机组自投运以来，发生过数次因尾水管水位过高液位开关CL301误动导致停机的情况，针对该问题，电站组织专业人员进行了深入分析，从原因分析、处理过程、优化方案3方面对该问题进行了阐述。

　　2液位过高误动原因分析

　　“机组压水过程中尾水水位过高而压水失败”，该保护的目的是避免机组在抽水开机压水保持过程中，尾水管液位过高，使得机组转轮搅水，使机组处于不安全的工况。该保护动作的条件有2点：①机组在压水保持过程中；②尾水管水位过高开关CL301动作。通过对历史事件进行分析，发现一个共同点，即当监控系统收到尾水管水位过高开关CL301动作信号时，尾水管液位差压变送器CP304值均是在17~20kPa，机组LCU监测到的有功功率是0MW，而正常情况下，当尾水管液位过高，机组搅水时，差压变送器CP304模拟量值一般小于4kPa，机组有功功率值小于-20MW，从尾水管液位差压值和机组有功功率值可以侧面得出保护动作时，机组尾水管实际液位并不在过高位置，故判断系尾水管水位过高开关CL301误动导致停机。

　　3液位过高误动处理建议

　　（1）对尾水管水位过高信号回路二次端子进行检查和紧固，检查端子无松动迹象。

　　（2）对“尾水管水位过高”信号继电器K81进行校验，继电器线圈阻值正常，辅助触点通断正常。

　　（3）将尾水管水位过高开关CL301拆下，发现其探头上有大量水垢。尾水管水位过高开关CL301使用的是KOBOLD液位开关，型号为NQ1000，该液位开关传感器使用24V直流电源供电，采用三线制接线方法，如图2所示。

　　差压变送器 CP304 测量装置

　　（4）传感器探头电极使用不锈钢导电材料制作，中间采用不亲水的材料作为绝缘，其工作原理是：尾水管液位开关传感器探头没入水中时，其探头电极间导通或极间电容变小，液位开关延时0.05s动作，信号1，2线接通，信号端1号线发出24V直流高电平即尾水水位过高信号；当液位开关传感器探头暴露在空气中时，探头电极不导电，极间电容较大，液位开关延时0.5s动作复归，信号端1号线变为0V低电平，即尾水水位正常信号。由此分析得出，由于尾水管液位开关传感器探头电极绝缘部分存在大量水垢，电极间的绝缘材料绝缘能力降低，若水位波动导致水流溅在传感器探头上，容易造成液位传感器误认为没入水中，从而误发尾水管水位过高信号。

　　（5）通过以上检查分析，确认尾水管水位过高开关CL301误动作原因为：传感器金属探头存在水垢和水位波动两方面造成了传感器误发报警信号。

　　（6）对液位开关CL301传感器探头进行清洗回装后，开关动作正常。

　　（7）后续改进措施：定期对尾水管水位过高开关CL301探头进行清洗，确保无污垢，通过差压变送器CP304对管路进行排气。

　　4优化方案

　　机组抽水启动中尾水管液位过高致保护停机逻辑为当机组压水成功后，如果监控收到尾水管水位过高开关CL301动作信号，则会给监控发一个尾水管水位过高信号，监控将会判断机组压水失败，走停机流程。优化前逻辑图如图3所示。

　　优化前保护动作逻辑图

　　由于采用的是单点无延时保护出口逻辑，而液位开关CL301误动的可能性依然存在，故保护的可靠性不高。考虑到尾水管液位差压变送器CP304自投运以来，运行稳定，未出现过异常情况，故通过CP304，在监控程序内设置一个“尾水管水位过高”定值，程序内实时比较CP304上送至监控的模拟量值与“尾水管水位过高”定值，如果CP304上送至监控的模拟量值小于“尾水管水位过高”定值，则在程序内出口另一个“尾水管水位过高”信号，此信号与液位开关CL301送上来的“尾水管水位过高”信号进行逻辑与操作后，才非常终出口保护停机信号。根据机组运行实际情况，将“尾水管水位过高”模拟量定值设为4KPa，优化后的尾水管水位过高保护停机逻辑如图4所示。

　　优化后保护动作逻辑图

　　5结语

　　通过对监控尾水管水位过高保护停机逻辑进行优化及定期清洗液位开关CL301双重措施，机组未再出现因尾水管水位过高而导致机组停机的情况，有效提升了机组的可靠运行水平。