广州蓄能水电厂B厂设备可靠性分析及维护策略探讨

第4 0 卷第 1 1 期 2 0 1 4 年 1 1 月 水 力 发 电 广 州 蓄 能 水 电 厂 B 厂 设 备 可 靠 l J兰 分 析 及 维 护 策 略 探 讨 柳 艳 红 广州 蓄能水 电厂 广 东 广 州 5 1 0 9 5 0 摘要 通 过对广州 蓄能水 电厂 B厂投产 以来设备 运行情况及可靠性指标分析 阐述 了影 响电厂可靠性 指标的主要 因素 根据 可靠性指标分析结果 建议加强对静止变频启 动器 S F C 主变高压套管 自动化元 器件等设备的消缺 及升级改造力度 以提升机组可靠性水平 关键词 可靠性 非计划停运率 等效可用系数 广州蓄能水 电厂 Re l i a b i l i t y An a l y s i s a n d Ma i n t e n a n c e S t r a t e g i e s o f Eq u i p me n t s i n t h e Pl a n t B o f Gu a n g z h o u Pu mp e d S t o r a g e Po we r S t a t i o n L I U Ya n b o n g Gu a n g z h o u P u mp e d S t o r a g e P o w e r S t a t i o n G u a n g z h o u 5 1 0 9 5 0 G u a n g d o n g C h i n a Ab s t r a c t B y a n a l y z i n g t h e o p e r a t i o n s a n d r e l i a b i l i t y i n d i c a t o r s o f e q u i p me n t s i n t h e P l a n t B o f Gu a n g z h o u P u mp e d S t o r a g e P o we r S t a t i o n s i n c e p u t t i n g i n t o o p e r a t i o n t h e ma i n f a c t o r s a f f e c t i n g p l a n t r e l i a b i l i t y a r e s t u d i e d Ba s e d o n r e l i a b i l i t y a n a l y s i s r e s u l t s i t i s s u g g e s t e d t O s t r e n g t h e n t h e u p g r a d i n g o f S t a t i c F r e q u e n c y C o n v e r t e r s S F C s h i g h v o l t a g e c a s i n g s o f ma i n t r a n s f o r me r s a n d a u t o ma t i c c o mp o n e n t s t o e l i mi n a t e t h e d e f e c t s a n d f o r i mp r o v i n g t h e r e l i a b i l i t y o f u n i t s Ke y W o r d s r e l i a b i l i t y u n p l a n n e d o u t a g e r a t e e q u i v a l e n t a v a i l a b i l i t y f a c t o r G u a n g z h o u P u mp e d S t o r a g e P o we r S t a t i o n 中图分类号 T v 7 3 7 2 6 5 文献标 识码 B 文章编号 0 5 5 9 9 3 4 2 2 0 1 4 1 1 0 0 9 7 0 4 O 引言 广州 蓄 能水 电厂 B厂 以下 简称 广 蓄 电 厂 配 合 岭 澳 核 电站 建 设 而 成 共 安 装 4台单 机 容 量 为 3 0 0 MW 的 可逆 式 抽 水 蓄 能 机 组 其 主 要 设 备 全部 从 国外 引进 并于 1 9 9 9年 年底 投入 商业 运 行 在 投 运 初 期 故 障 频 繁 但 通 过 开展 设 备 运 行统 计 及 可 靠 性 分 析 采取 措施 以实 现设 备健 康 水平 的稳 步 提 高 目前 广 蓄 电厂设 备 运 行 稳定 设 备 可 靠性 管 理 也 逐 步 走 向 正 轨 本文通 过 对机 组历 年 主要 可靠 性指 标统 计 分 析 阐述 1 3年 来广 蓄 电厂 主要 设备 的运 行 情况 对影 响 机 组 可 靠 性 指标 的 主要 因素进 行 分 析 并 对 如 何 提 高可 靠性 指标 提 出 了建议 1 广蓄电厂设备运行情况及可靠性指标分析 1 1 机组运行情况 2 0 0 0年 以来 广 蓄 电厂 机组 运 行 时 间呈 逐 年上 升趋 势 其 中 2 0 0 7年 2 0 0 8年 和 2 0 1 0年 机 组 总运 行 时 间 都 在 2 0 0 0 0 h左 右 历 年 统 计 数 据 显 示 广 蓄 电厂 机 组 投 产 1 4年 来 年 平 均 运 行 时 间 约 为 1 5 0 0 0 h 但 2 01 2年开 始 受 广 东 电网短 路 电流超 标影 响 广 蓄 电厂 出力 受 限 导 致 机 组运 行 时 间大 幅 降 低 2 01 3年 总运 行 时 间仅 为 6 2 4 2 3 1 h 2 0 0 0 年 2 0 1 3年 机 组 运 行 时 间 统 计 见 表 1 1 2机 组可 靠性 指标 自 2 0 0 0年机 组投 产 以来 广 蓄 电厂 机组启 动成 功率 逐 年提 高 并趋 于 稳 定 发 电启 动 成功 率 从 2 0 0 0 年 的 9 8 8 1 提 高 至 2 0 1 3年 的 1 0 0 抽水启 动成 功 率 从 2 0 0 0年 的 9 6 2 2 提 高 至 2 0 1 3年 的 9 9 8 8 特 别是 抽 水启 动 成功 率 从 2 0 0 8年 2 01 2年 连续 5年 启 动成 功率 均 为 1 0 0 广蓄 电厂 历年 发 电启动 成功 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 0 1 作者简 介 柳 艳红 1 9 8 3 一 女 湖北襄 阳人 工程 师 硕士 主要从事抽水 蓄能水 电厂生产设备管理工作 e r r V o 1 4 0 m 蓬 豳 率 见 图 1 历 年 抽 水 成 功 率 见 图 2 表 1 2 0 0 0年一 2 0 1 3年机 组运行 时间统计 h 圭 s 籁 臀 赶 娶 年份 图 1 广蓄 电厂历年发电成功率 姆 雷 氆 删 4 5 0 0 r谚 黪 逸嗵 Ilj lJ h 葚 年份 图 2广蓄电厂历年抽水成功率 2 0 0 0年 2 0 1 3年 机 组 可 靠 性 指 标 统 计 见 表 2 从表 2可知 在机 组投 产 的第 1年 2 0 0 0年 设 备 故 障率 等效 强迫停 运 率 非计 划停运 系数 较 高 导致 机组 等效 可用 系数 仅为 8 4 4 7 随着 机组 管 理 运行 水 平 的不 断 提 高 机 组 的运 行 可靠 性 水平 实 现 稳 步 提 升 2 0 0 1年 2 0 1 0年 广 蓄 电厂 的 可靠 性 指 标 机 组 等效 可 用 系数 等 效 强 迫停 运 率 非 计 划 停 运 系数 等达 到 较 高水 平 并 趋 于稳 定 但 随着 机 组运 行 年 限 的增 加 设 备 的老 化 问题 开 始 显现 设 备故 障率 上升 从 2 0l 1年 开始 机组 的 非计 划停 运 事 件 大 幅 上 升 从 而 导致 机 组 等效 可 用 系数 也 大 幅 降低 2 0 1 1年 2 01 3年 问 机组 非 计 划 停 运 系数 较 高 分 别 为 3 4 9 1 2 和 3 3 9 机 组 等 效 可 用 系数 在 2 0 1 2年降 至历史 最低 7 5 7 表 2 2 0 0 0年 2 0 1 3年机组可靠性指标统计 2 非计划停运事件统计及原因 从 历 年 非 计 划 停 运 次 数 统 计 数 据 来 看 2 0 0 9 年 2 0 1 3年 是 设 备 故 障频 度 相对 较 高 时 期 对 这 一 时期 非 计 划 停 运 事 件 原 因进 行 统 计 分 析 见 表 3 从故 障原 因 分类 来 看 近 5年 设 备故 障主 要 集 中在 发 电机 静止 变 频 启动 器 S F C 球 阀 水 轮 机 等 系统 具 体 原因分 析 如下 1 发 电机 转 子磁 极 引 线 故 障是 造 成 发 电机 系 统 非 计 划 停运 次 数 较 高 的主 要 原 因 2 0 0 8年 5月 电厂 5号 机组 l 2号 磁极 引线 发 生故 障 直 接原 因 为 机 组 运 行 过 程 中 磁 极 引 线 机 械 疲 劳 产 生 裂 纹 最 终 导致 引线 断 裂 为 防止 此类 故 障再 次 发 生 电厂 制 定 了 每 3个 月 对 发 电 机 磁 极 引 线 进 行 检 查 的 维 护 策 略 2 0 0 9年 2 0 1 2年 间 因发 电机 系统 造 成 的 非 计划 停运 次数 较 高 分 别 为 1 3 1 3 1 2次和 1 2次 分 别 占 当 年 非 停 事 件 总 数 的 3 4 2 1 2 1 3 1 2 7 2 7 和 2 5 0 0 2 01 0年 2 0 1 2年 广蓄 电厂相 继 完 成 了 4台机组 的大 修 及磁 极 引线 改造 工 作 发 电 机 故障 迅速 降低 至 2 0 1 3年 的 0次 2 从 近 5年 统 计 数 据 来 看 S F C 系 统 故 障 导 致 的 非计 划 停 运 次数 较 高 2 0 0 9年 2 0 1 3年 分 别 为 3 8 1 6 1 5次 和 6次 其 中 导致 S F C系统 故 障 的主要 原 因为 S F C未 检测 到 转 子位 置 卡件 故 障和 过 流故 障 S F C系 统历 年 各类 故 障次 数 统 计 见表 4 因系统 设 计 缺 陷 S F C未 检 测 到转 子 位 置 故 障 从 机 叶u 世 口I l 1 pt 巴 二 上 百j日匕 J J O J 以日 E I T U x 二 比 I I I 七 T 环 组 投 产就 存 在 且 一 直 为 S F C系统 主要 故 障 随 着 机 组 运 行 年 限增 加 S F C系统 也 相 继 出现 其 他 故 障 模 式 自 2 0 1 0年 开 始 广 蓄 S F C卡 件 故 障 出 现 且 呈 上 升趋 势 2 0 1 1年 开 始 电厂 多 次 出现 S F C拖 动 机 组 水泵 调 相 工 况启 动 过程 中 转 速 3 0 0 r mi n 过 流 故 障 导 致 启 动 失 败 特 别 是 2 0 1 2年 故 障 次 数 达 1 O次 之 多 直 至 2 01 3年 5月 消 缺 工 作 完 成 此 类 故 障再 未 出现 表 4 S F C系统历年故障原 因统计 次 3 自动 化元 件 包 括传 感 器 液 压 阀 电磁 阀 故 障 是影 响 机 组 非 计 划 停 运 时 间 的 主 要 因素 如 2 0 0 9年 2 01 3年 故 障 率 较 高 的球 阀 系 统 因 球 阀下 游 密 封位 置 传 感 器 故 障导 致 的非 计 划停 运 次 数 分 别 为 3 6 0 5次 和 6次 占该 系 统非 计 划停 运 次 数 的 比 例 依 次 为 6 0 7 5 0 7 1 4 2 和 1 0 0 此 外 自动 化 元 件 故 障 也 是 导 致 水 轮 机 系 统 1 8 k V 系 统 监控 系统 非 计 划 停 运 事 件 的 主要 因素 4 主 变 故 障 对 机 组 可 靠 性 指 标 的 影 响 也 较 为 显 著 广 蓄 电 厂 5 0 0 k V主 变 压 器 高 压 套 管 先 后 多 次 出现 因 套 管 电 容 量 变 化 值 不 能 满 足 规 程 要 求 而 被 迫 更 换 高 压 套 管 的 现 象 导 致 设 备 强 迫 停 运 因 更 换 主 变 高 压 套 管 相 应 机 组 陪 停 导 致 2 0 1 1年 机 组 停 运 3次 共 8 5 8 3 h 2 01 2年 机 组 停 运 3次 共 9 8 5 7 h 2 01 3年 机 组 停 运 3次 共1 0 8 9 1 2 h 机 组 非 计 划 停 运 系 数 大 幅 上 升 分 别 为 3 4 9 1 2 和 3 3 9 3 有关建议 根据 以上 可 靠性 指 标 分 析 为 全 面提 高 广 蓄 电 厂机 组 可靠 性 水 平 建 议 加 强 以下 设 备 的 消缺 及 升 级 改 造 力 度 1 静 止 变 频 启 动 器 S F C S F C是 抽 水 蓄 能 机 组 特 有 的设 备 也 是 导 致 抽 水 蓄 能 机 组 抽 水 工 况 启 动 失 败 的 主 要 因 素 广 蓄 电 厂 S F C 采 用 西 门 子 公 司 的全 数 字 大 功 率 S I MOVE RT S电 流 源 型 交 直 交 变 频 调 速 装 置 恒 磁 调 压 调 频 启 动 可 连 续 逐 台 起 动 4台机 组 S F C和 机 组 励 磁 系 统 采 用 数 字 式 S i ma d y n D控 制 系统 但 由于 产 品质 量 不 良 S F C检 测 不 到 转 子 位 置 故 障 频 频 出 现 随 着 机 组 运 行 年 限 的 增 加 S F C 卡 件 故 障 率 逐 渐 上 升 再 加 上 备 品 卡 件 已停 产 等 不 利 因 素 的 影 响 使 S F C 系 统 的故 障 处 理 及 消 缺 工 作 成 为 难 题 因 此 为 提 高 设 备 运 行 可 靠 性 建 议 启 动 S F C 系 统 的升 级 W a t e r P o w e r V o 1 4 0 N o I 1豳 改 造 工 作 2 主 变 高压 套 管 自 1 9 9 9年 年 底 投 产 以来 广 蓄 电 厂 5 0 0 k V 主 变 压 器 先 后 多 次 共 1 7次 出 现 因 电 容 量 变 化 值 超 标 而 被 迫 更 换 高 压 套 管 的 现 象 套 管 的 更 换 导 致 长 时 间 的 机 组 被 迫 停 运 如 2 0 1 3年 进 行 了 3次 主变 高 压 套 管 更 换 工 作 共 造 成 1 0 8 9 1 2 h非计 划 停 运 因此 为 保证 主变 运 行 稳 定 性及 大 幅 提 高相 关 可 靠性 指 标 建 议 选用 电气 参 数 更加 优 越 绝 缘 裕度 更 大 设 计 成 熟 的 高压 套 管 对 电 厂 主变 现 有 高 压 套 管 进 行 换 型 改 造 同 时 应 高 度重 视 并 加强 运 行 中 的 主变 和套 管在 线监 测 数 据 的统计 与 分 析工 作 通 过数 据 分析 来 优 化 现有 的 运 行 维 护 策 略 3 自动化 元 器件 广 蓄 电 厂运 行 已有 1 3年 自动 化 元 器 件 耗 损 较 大 有 些 已 经 达 到 或 接 近 使 用 期 限 导 致 近 年 来 自动 化 元 器 件 故 障呈 频 发 态 势 直 接影 响机 组运 行稳 定性及 相关 可靠 性 指标 因此 目前 需要 加 强 对 自动 化 元 器件 的故 障监 测 及 消缺 工 作 此 外 对 诸 如球 阀下 游密 封 位 置传 感 器 故 障 等 重 复 性 缺 陷 应 加强 故 障 原 因分 析 必 要 时启 动换 图 2 A 厂 主 变 压器 GIS 改 造 对 比 上 接 第 3页 难 为 解 决 此 问 题 广 蓄 电 厂 采 用 了 在 备 用 主 变 底 部 加 装 整 块 承 重 钢 板 并 按 照 A B厂 现 有 滑轮 千 斤顶 位 置在 备 用 主 变底 部 加 装 固定 滑 轮 点 和千斤顶受 力点 的设 计方案 使得难 题迎 刃而解 5 应用效果分析 广蓄 电厂 备用 主变 按照 上述 设计 于 2 0 0 8年 由上 海 阿海 珐 变压 器 厂 制造 完 成 并通 过 出厂 验 收 并 运 至 电 厂后 按 照 其 在 A B两 厂 的应 用 方 式 顺 利 完 成 预 装 并通过 安 装尺寸 核 对检查 及 现场 电气 交接 试 验 充分 表 明备 用 主 变 满 足用 于 广 蓄 A B两 厂 不 同 的 安 装要 求及 运 行指 标要 求 完 全具 备预 期 的广 蓄 A 蹩 w r t i 4 0 i 型改 造工作 4 结语 自 1 9 9 9年机组 商业 运行 以来 广 蓄 电厂 设备 运 行 状况 整 体 良好 随 着设 备 运 行 年 限 的增 加 设 备 故 障率 呈 上 升趋 势 因 此 加 强 电 厂设 备 可靠 性 管 理 显得 尤 为 重要 今 后 可 靠 性 管理 工 作 应加 强 统 计 数 据 的分 析力 度 总 结影 响设 备安 全 稳 定 运行 的 因素 有 针 对性 地 提 出应 对 措 施 让 一 些 缺 陷或 隐 患 在 初 期 得 以解 决 使 可 靠 性 管 理 工 作 在 提 升 安 全 生 产水平 提 高 经济效 益方 面发 挥更 大 的作用 参考文献 1 D l Jr 7 9 3 2 0 1 2 发电设备可靠性评 价规程 s 2 章亮 潘 菊芳 陈勤 桐柏抽水蓄能机组 可靠性分析 J 浙江水 利水 电专科学校学报 2 0 1 1 2 3 3 2 0 2 3 3 吕峰 天荒坪抽水蓄能电站设备运行统计 与