浅析现代化电厂热工保护系统误动及拒动的原因和对策

浅析现代化电厂热工保护系统误动及拒动的原因和对策
摘要通过分析实际工作中电厂热工保护误动、拒动的案例，查找热工保护误动、拒动的原因，提出改善热工保护的技术对策，提高机组运行的稳定性。

关键词热工保护；误动；拒动
引言
在发电厂的生产运行中，热工保护是重要的组成部分，它是以安全运行为前提，是保证不出现人身伤亡和设备损坏事故的重要保护手段。

如果热工保护系统不可靠，就会造成不堪设想的严重后果。

热工保护的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出可控制的范围时，自动联动相关设备，及时采取相关措施加以保护，降低故障的波及范围，避免出现重大设备损坏和其他严重后果的发生。

在机组的正常运行中，保护系统因自身故障而引起动作，造成机组主辅设备停运，称为保护误动。

在机组某一主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动[1]。

1 热工保护误动、拒动案例
案例1：2017年3月12日，山东新汶热电有限公司1#锅炉在正常运行过程中突然发生引风机、送风机、一次风机、二次风机及返料风机开关联跳故障，操作员站显示为引风机状态丢失故障，热工检修人员在对引风机开关干接点信号、DI8模块检查过程中发现DI8模块损坏，更换DI8模块后系统恢复正常。

案例2：2016年9月26日，山东新汶热电有限公司2#汽轮机运行工在清理机头卫生时，误碰触前轴承回油温度测点接线，因前轴承回油温度测点接线为插头式，导致前轴承回油温度测点虚接，造成2#机组因前轴承回油温度高跳机，严重影响了公司的安全生产。

案例3：2016年1月21日，山东新汶热电有限公司2#机组因电气检修任务，降负荷至带厂用电运行状态，汽机运行工在操作解除“发电机主保护”、“发电机跳闸保护”软压板时，利用操作员站翻页键从汽机操作主画面翻页至汽机保护画面，误将1#机组“发电机主保护”、“发电机跳闸保护”软压板退出，造成电气运行工在断开2#机组上网点开关后2#机组跳机，严重影响了公司的安全稳定生产。

案例4：2016年4月8日，山东新汶热电有限公司1#机组凝汽器真空度下降，射水泵压力低于0.35MPa，备用射水泵连锁状态下未起动，热工检修人员检查发现RL Y4模块损坏，更换RL Y4模块后系统恢复正常运行。

2 热工保护误动、拒动原因分析
分析以上案例，发现热工保护误动、拒动的原因可以归纳为：DCS系统软硬件故障；电缆接线存在断路、短路、虚接现象或干扰超出允许值；人的因素；热工一次元件故障等。

2.1 DCS系统软硬件故障
这类故障主要是DCS系统中的模块，特别是I/O模块损坏造成的故障，其次是系统接地不可靠导致的卡件损坏，以及设定值模块、通信网络故障等。

2.2 电缆接线存在断路、短路、虚接现象或干扰超出允许值
主要原因是电缆老化、绝缘层损坏、接线柱进水、空气潮湿导致的腐蚀、接地系统不可靠，以及电缆敷设存在交直流混敷、电缆桥架内接线混乱等。

2.3 人的因素
主要是工作人员误操作，包括热工人员看错接错端子排接线，万用表等测量工具使用不当。

人的因素导致的保护拒动大多数情况下是热工检修人员检修完成后忘記合上仪表电源开关，二次仪表未开启等引起。

2.4 热工一次元件故障
主要包括热电偶、热电阻、流量计、电磁阀、液位计、压力变送器等元件故障，主要原因为元件的生产质量差、元件连续工作状态下的老化。

DCS系统存在单一元件参与保护的情况，无冗余保护控制的措施，也是导致热工保护误动、拒动的重要因素。

3 改善热工保护的技术对策
3.1 热控系统尽可能采用冗余控制
DCS系统的电源和CPU控制器采用冗余设计是DCS系统设计的原则之一。

DCS系统的电源一般由两路独立的冗余电源供电，两路独立的冗余电源的切换一般通过两个继电器完成，每个继电器带一半DCS系统负荷。

这种方式存在重大隐患，若两路独立电源之中的某一路存在谐波或电压波动时，两路独立电源切换过程中会出现环流现象，容易造成DCS系统失电，严重影响机组的安全运行。

针对这一问题，可采用冗余的UPS不间断电源解决，原理图如下：
CPU控制器冗余设置，主控制器在运行过程中自诊断故障情况下，会自动无扰切换至备用控制器，保障DCS系统的安全运行。

3.2 采用成熟、可靠的控制元件
DCS系统的应用越来越广泛，对控制元件的要求也越来越高，控制元件必须运行稳定，故障率低。

采用技术上成熟、可靠的控制元件對于提高热工保护的稳定性有着重要的作用，采用成熟、可靠的控制元件，初期投资可能相对较高，但是长远来看，接生了维护成本，还是相对经济的。

3.3 完善DCS系统接地
DCS系统接地采用单独接地系统，接地电阻小于4欧姆，严禁与电动机、变压器等设备的接地共用同一接地点。

系统设备接线采用屏蔽电缆的，电缆屏蔽层利用设备端接地，为单端接地方式。

3.4 对DCS系统进行优化
电厂热工保护系统中，汽轮机温度保护是重要的热工保护项目，重要的温度保护有：轴承回油温度保护、轴瓦温度保护、推力瓦温度保护等。

对于一些重要的温度保护信号采取冗余设置方式，采用三取二、二取二冗余结构进行逻辑优化。

例如，山东新汶热电有限公司机组轴承回油温度测点原先为单温度测点参与热工保护，后利用双金属温度计对回油温度测点进行改进，将轴承回油温度高由单测点超温保护优化为热电阻及指针式温度计同时超温情况下的热工保护。

对于轴瓦回油温度同样由单温度测点参与热工保护优化为轴瓦两侧测点参与热工保护。

对于推力瓦温度保护由单温度测点参与热工保护优化为任意两个或者两个以上测点参与热工保护。

4 结束语
随着国家电力工业的不断发展和技术的不断进步，电力系统的自动化、智能化成为一种趋势，对系统运行安全、稳定性提出了更高的要求。

做好热工保护的监控、维护，努力使热工保护的正确率达到100%，是确保机组安全、稳定运行的重要举措之一。

参考文献
[1]文群英.热工自动控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.。