華能某電廠發(fā)電機(jī)密封瓦氫氣回油法蘭泄漏導(dǎo)致的全廠停電案例分析
一、主要設(shè)備情況:
華能某電廠為2×300MW機(jī)組,鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)制造,型號(hào)為D G1000/17.6-Ⅱ,燃煤,亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐;汽輪機(jī)為俄羅斯列寧格勒金屬工廠制造,型號(hào)為к-300-170-3,亞臨界一次再熱、單軸、三缸三排汽、凝汽式汽輪機(jī);發(fā)電機(jī)為俄羅斯列寧格勒電力工廠制造,型號(hào)為TBB-320-2EY3,冷卻方式:水-氫-氫。#1機(jī)1996年12月20日投產(chǎn),最近一次大修時(shí)間:1998年12月1日至1999年1月19日;#2機(jī)1996年11月30日投產(chǎn),最近一次大修時(shí)間:2001年11月20日至2002年1月2日。
二、事故前工況:
#1機(jī)組負(fù)荷260MW,#2機(jī)組負(fù)荷300MW;220kV雙母線并聯(lián)運(yùn)行,220kV四條出線正常運(yùn)行,220kV起動(dòng)備用變壓器空載運(yùn)行;6kV廠用電母線由本機(jī)高廠變工作電源供電,其備用電源由220kV起動(dòng)備用變壓器供電,處于熱備用;#1機(jī)組循環(huán)水泵A、B運(yùn)行,#2機(jī)組循環(huán)水泵A運(yùn)行,B泵備用,#1、2機(jī)組循環(huán)水泵出口母管聯(lián)絡(luò)門開(kāi)啟狀態(tài)。
三、事故發(fā)生、擴(kuò)大和處理情況:
7:42 運(yùn)行三值#2機(jī)主值班員劉××換盤后,在#2機(jī)監(jiān)盤位置上透過(guò)集控室玻璃窗,看到#1機(jī)汽機(jī)大罩內(nèi)(#5軸承箱處)內(nèi)冒煙,且看到火光,立即報(bào)告值長(zhǎng)張××。值長(zhǎng)張××一邊命令#2機(jī)長(zhǎng)張美貴電話通知廠消防隊(duì),一邊與#1機(jī)長(zhǎng)李××一起前往現(xiàn)場(chǎng)。值長(zhǎng)張××跑到#1機(jī)大罩?jǐn)U建端小門(#5軸承箱處),看到#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油觀察窗上方,有一個(gè)火焰在燃燒,其火焰高度沒(méi)有超過(guò)#5軸承箱巡檢平臺(tái)(高度1.1米),立即轉(zhuǎn)身拿滅火器準(zhǔn)備滅火。此時(shí),一聲爆燃聲,一團(tuán)火球沖向主廠房屋頂,隨即大罩內(nèi)壁局部著火。值長(zhǎng)張××和機(jī)長(zhǎng)李××沒(méi)有受到人身傷害。
7:45值長(zhǎng)張××立即回到集控室,下令#1機(jī)緊急停機(jī)。#1機(jī)機(jī)長(zhǎng)李××手動(dòng)MFT,汽輪機(jī)跳閘,發(fā)電機(jī)跳閘,廠用電自投不成功,廠用電失去;#1機(jī)組循環(huán)水泵A、B失電。#2機(jī)機(jī)長(zhǎng)張××在#1機(jī)立盤上準(zhǔn)備關(guān)閉#1、2機(jī)循環(huán)水泵出口聯(lián)絡(luò)門,發(fā)現(xiàn)操作指示燈不亮。
7:47 #2機(jī)主值班員劉××啟動(dòng)#2機(jī)備用循環(huán)水泵B成功,6秒鐘后,#2機(jī)真空低保護(hù)動(dòng)作跳閘,鍋爐MFT,發(fā)電機(jī)跳閘,廠用電自投不成功。值長(zhǎng)張××匯報(bào)中調(diào)值班員蘇××。
7:48 廠消防隊(duì)員趕到現(xiàn)場(chǎng),參加滅火戰(zhàn)斗。同時(shí)廠領(lǐng)導(dǎo)和檢修、運(yùn)行等部門的人員很快趕到現(xiàn)場(chǎng),指揮和參加事故處理。
7:50 運(yùn)行部電氣專工單×檢查發(fā)現(xiàn)220kV220kV起動(dòng)備用變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)繼電器KH8掉牌,跳閘。電氣值班員江××啟動(dòng)事故柴油發(fā)電機(jī)。
7:51 #1機(jī)大罩內(nèi)壁明火撲滅,消防人員保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。
7:52 #1機(jī)轉(zhuǎn)速到零,手動(dòng)盤車。
7:57 #2機(jī)轉(zhuǎn)速到零,手動(dòng)盤車。
8:00 檢修部電氣專工和運(yùn)行部電氣專工對(duì)220kV起動(dòng)備用變壓器本體檢查未見(jiàn)異常,瓦斯繼電器內(nèi)油質(zhì)正常;#2發(fā)電機(jī)故障錄波器錄下啟備變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)(061和062)電流波形,分析發(fā)現(xiàn)啟備變低壓側(cè)電流大,且含較大直流分量, 初步認(rèn)為220kV起動(dòng)備用變壓器無(wú)內(nèi)部故障,差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。經(jīng)廠領(lǐng)導(dǎo)同意,暫時(shí)退出220kV啟備變差動(dòng)保護(hù),啟備變?cè)囁碗姵晒Α?/p>
8:15 #1、2機(jī)組廠用電恢復(fù)。
8:16 #2機(jī)投入連續(xù)盤車。逐步啟動(dòng)輔助設(shè)備。
8:31 #1機(jī)投入連續(xù)盤車,偏心率55微米(標(biāo)準(zhǔn)小于70微米)。
13:11 #2爐點(diǎn)火。15:30 #2機(jī)并網(wǎng),機(jī)組運(yùn)行正常。
4月29日6:20 #1爐點(diǎn)火。4月29日9:15 #1機(jī)并網(wǎng),機(jī)組運(yùn)行正常。
(事后核對(duì)#1與#2機(jī)計(jì)算機(jī)上時(shí)間相差1分42秒,計(jì)算機(jī)SOE記錄:#1機(jī)組7:44:53跳閘,#2機(jī)組跳閘時(shí)間為7:49:19,因此,#2機(jī)組實(shí)際跳閘時(shí)間:7:47:37。#1、2機(jī)組跳閘時(shí)間間隔2分44秒。)
四、事故原因及擴(kuò)大原因
1、事故原因:#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗鏡面(φ12)爆破,發(fā)電機(jī)內(nèi)部0.39Mpa壓力的氫氣通過(guò)該回油窗噴射,發(fā)電機(jī)氫壓急劇下降,機(jī)組手動(dòng)緊急停機(jī)。
事故現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)與15米汽機(jī)運(yùn)行層平齊的#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗及連接管道,以及相鄰#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦空側(cè)密封油回油管,均沒(méi)有被火焰燒過(guò)的痕跡,且管道黃色油漆依然清晰;#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗東北兩側(cè)#1機(jī)#5軸承箱巡檢平臺(tái)立面面板有被高溫火焰燒過(guò)的痕跡,但表面發(fā)白沒(méi)有炭化物質(zhì),且其上臺(tái)面鋁板被部分熔化;#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗上安裝的照明燈罩依然在該回油窗上,其燈頭及電纜線與油窗上燈座脫離,燈泡破碎;該回油窗鏡面向下,其鏡面上有一個(gè)與該油窗照明燈罩前部形狀一樣的呈三角狀縫隙;該照明燈罩對(duì)應(yīng)燈泡處發(fā)現(xiàn)罩體穿孔;該油窗南側(cè)汽機(jī)大罩內(nèi)部連接橡膠密封條(寬10cm)被燒壞,大罩內(nèi)面局部油漆被燒。
第一個(gè)到現(xiàn)場(chǎng)目擊者運(yùn)行三值值長(zhǎng)張××發(fā)現(xiàn)在#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗沒(méi)有爆破前看到其上方有火焰。
根據(jù)上述現(xiàn)象分析,事故調(diào)查分析認(rèn)為:由于#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗法蘭先滲漏氫氣,其照明燈具突然故障爆裂引發(fā)明火點(diǎn)燃,氫氣燃燒溫度可以達(dá)到2777℃,火焰烘烤到該油窗鏡面(有機(jī)玻璃),使其強(qiáng)度下降,在發(fā)電機(jī)內(nèi)部369kPa的氫壓作用下,鼓包頂?shù)揭驯豢緹岬臒粽?,燈罩前部的三角形將有機(jī)玻璃鏡面烙了一個(gè)三角形的縫隙致使大量氫氣外漏,引起氫氣爆燃,同時(shí)噴濺在汽機(jī)大罩內(nèi)壁上的密封油引起大罩內(nèi)壁局部燃燒。
2、事故擴(kuò)大的原因:#1發(fā)電機(jī)解列后,廠用電自投過(guò)程中由于備用電源自投裝置的快切邏輯中無(wú)同期鑒定,手動(dòng)緊急停機(jī)時(shí),廠用備用電源與母線殘壓非同期,備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)合閘時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊電流(A相6.4KA rms,直流分量12.33KA),加上220kV起備變差保護(hù)(帶比例制動(dòng)和涌流制動(dòng))A相定值漂移導(dǎo)致誤動(dòng)跳閘,失去了備用電源,#1機(jī)組廠用電中斷。#1機(jī)組循環(huán)水泵A、B失電,造成兩機(jī)三循泵運(yùn)行的#2機(jī)因單泵運(yùn)行時(shí)凝汽器循環(huán)水壓力低,低真空保護(hù)動(dòng)作跳機(jī),廠用電中斷,釀成全廠停電重大事故。詳見(jiàn)《起備變差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)原因分析報(bào)告》
五、事故損失情況
事故及處理過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生人身傷害;#1機(jī)組設(shè)備未損壞,少發(fā)電量約650萬(wàn)kWh;#2機(jī)組設(shè)備未損壞,少發(fā)電量約216萬(wàn)kWh。
六、暴露問(wèn)題:
1、#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗法蘭面發(fā)生氫氣泄漏,其照明燈具燈泡破碎時(shí)引發(fā)明火,點(diǎn)燃周圍氫氣,火焰燒著附近化妝板油漆并引發(fā)煙霧,回油窗被火焰烘烤后鏡面受熱強(qiáng)度下降,管內(nèi)369kPa的氫氣沖出,形成氫氣爆燃。
2、廠用電快切方式無(wú)同期鑒定,有可能產(chǎn)生較大的沖擊電流;220kV起動(dòng)備用變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置(俄供 ДЗТ-21Y3型)不可靠,運(yùn)行中定值發(fā)生漂移,廠用電切換時(shí)220kV起動(dòng)備用變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作跳閘,廠用電中斷。
3、汽機(jī)與發(fā)電機(jī)之間的巡檢平臺(tái)為整塊鋁板結(jié)構(gòu),存在死角。在本次事故中,由于#1發(fā)電機(jī)汽側(cè)密封瓦氫側(cè)回油窗鏡面爆破后,溢出的氫氣擴(kuò)散到巡檢平臺(tái)內(nèi)部的死角,集聚的氫氣發(fā)生爆燃,從而使巡檢平臺(tái)臺(tái)面爆裂。
4、在事故處理過(guò)程中,運(yùn)行人員執(zhí)行三臺(tái)循環(huán)水泵供兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行方式的安全技術(shù)措施不夠迅速、及時(shí)。
5、運(yùn)行人員事故處理能力有待提高,事故預(yù)想不足。
七、防范措施:
1、立即拆除#1、2機(jī)軸承回油窗照明燈具;運(yùn)行人員和檢修人員使用手電檢查軸承回油。
2、高度重視汽輪發(fā)電機(jī)組的漏氫、漏油缺陷管理工作,做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)消除;發(fā)電機(jī)漏氫率要達(dá)到廠家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
3、研究制定保廠用電的可行措施,對(duì)照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,研究、制定廠用電切換(備用電源自投),確保廠用電切換的可靠性和安全性,將沖擊電流限制在安全的水平內(nèi)。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組跳機(jī)廠用電自投不成功時(shí),要確保另一臺(tái)機(jī)組安全運(yùn)行。
4、220kV起動(dòng)備用變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)周期,由俄羅斯規(guī)程規(guī)定的3年縮短為1年;每三個(gè)月測(cè)量差動(dòng)繼電器不平衡電壓(啟備變帶較大負(fù)荷);繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)啟備變等主設(shè)備保護(hù)的日常巡檢工作;測(cè)試差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性。制訂220kV起動(dòng)備用變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置改造方案。
5、組織研究確保循環(huán)水系統(tǒng)可靠運(yùn)行的技術(shù)措施,在該措施制定之前,循環(huán)水系統(tǒng)按照單元制運(yùn)行。
6、在汽機(jī)與發(fā)電機(jī)之間巡檢平臺(tái)臺(tái)面鋁板上開(kāi)通風(fēng)孔,防止局部集聚氫氣;現(xiàn)場(chǎng)改造工作應(yīng)綜合考慮設(shè)備運(yùn)行的安全性。
7、將本次事故編成典型事故案例,教育全廠職工,警鐘長(zhǎng)鳴。
8、加強(qiáng)運(yùn)行人員反事故演習(xí)和事故預(yù)想的培訓(xùn),提高運(yùn)行人員事故處理能力。運(yùn)行部要總結(jié)本次事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),制定切實(shí)可行的事故處理預(yù)案,并組織演習(xí)。