神华河北国华沧东发电有限责任公司 河北沧州 061113
摘要：经济的发展，与电力系统的正常运行关系密切，在电热厂中，对热工保护的误动及拒动原因进行研究分析关系到行业的发展及相关机组的正常运行。众热控保护系统为火力发电厂的核心构成因子，同时还可以深化机组主辅装置运行的可靠性。在主、辅装置出现可能造成严重问题的故障的时候，第一时间予以有效的举措能够软化故障，防止发生重大事故。基于此，本文主要就电厂热工保护误动及拒动原因进行分析，并提出相关的对策。
关键词:电厂热工；误动；拒动；对策
热工保护系统在火力发电厂中起着非常重要的作用，在正常情况下能有效维护发电厂的安全稳定生产。随着热工自动控制系统技术的成熟，热工自动化水平不断提高，热工保护系统的稳定性也在不断提高，但热工保护系统误动及拒动的情况仍时有发生。
1热式保护系统误动
热工保护系统误动是指由于系统自身发生故障，在机组主、辅设备正常运行状态下，系统发出了保护动作，造成主辅设备停止运行，进而带来不必要的经济损失。热工保护系统拒动是指当发电厂主、辅设备有故障发生需要进行保护时，由于系统自身故障，没有及时发出保护指令，造成主、辅设备严重损坏，进而增大事故的严重程度。在火力发电厂生产过程中，热工保护系统误动及拒动的情况时有发生，这在一定程度上影响了系统运行的稳定性，造成不必要的损失。因此，有必要探索有效措施加以解决。
热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分,热工保护的可靠性对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时,自动紧急联动相关的设备,及时采取相应的措施加以保护,从而软化机组或设备故障,避免出现重大设备损坏或其他严重的后果。但在主辅设备正常运行时,保护系统因自身故障而引起动作,造成主辅设备停运,称为保护误动,并因此造成不必要的经济损失;在主辅设备发生故障时,保护系统也发生故障而不运作,称为保护拒动,并因此造成事故的不可避免和扩大。
2电厂热工保护误动拒动的重要性
电厂热工保护系统对机组的运行和安全具有重要意义。某些可能引发严重后果的故障时，必须及时采取相应的措施加以保护，从而软化故障，停机待修，避免发生重大的设备损坏和人身伤亡事故。但在机组实际运行过程中，时常会发生保护误动拒动的情况。即虽然主辅设备运行状态正常，但由于保护系统因自身故障而引起保护动作，从而造成主辅设备停运，并因此造成不必要的经济损失，这称为保护误动；而在另一方面，在主辅设备发生故障需要保护系统动作时，由于保护系统本身发生故障而不动作，造成事故的扩大和主辅设备的损坏，这称为保护拒动。随着热工控制技术的发展和日益成熟，当前大容量、高参数的机组都采用了热工自动控制，因此热工保护系统对确保机组安全稳定运行起着举足轻重的作用。尽管目前热工自动控制系统的技术已经很成熟，热工自动化的水平也越来越高，但热工保护误动和拒动的情况还时有发生。因此，如何防止热工控制系统失灵和热工保护误动拒动成为电厂工作的重点。
3热工保护误动、拒动原因分析
3.1DCS软件和硬件故障。
随着DCS控制系统的发展,为了确保机组的安全、可靠,热工保护里加入了一些重要过程控制系统(如:DEH、CCS、BMS等),两个控制器同时故障时停机保护,由此,因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要是控制器、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。
3.2一次元件故障
在热工保护中，热工一次元件能够进行信号的采集，其对热工保护可靠性影响是非常大的，若是热工一次元件因为一些因素而出现故障，从而进行错误信号的发送，会导致主副机组出现保护误动以及拒动的情况，这种情况出现的概率比较大，甚至占了所有热工保护误动拒动的一半。而这种一次元件故障出现的主要原因主要在于元件质量不达标和元件老化的情况出现，并且若是系统保护设计过程中，存在不合理的情况，也会加大保护误动出现的实际概率。
3.3线缆问题
线缆接线出现断路、短路以及虚接的情况。由这种情况导致的保护误动，主要是由电缆老化、绝缘破坏、端子接线处存在松动的情况、热工元件的接线端子出现进水、或者是因为空气潮湿而出现腐蚀的情况。
3.4设备电源引起的故障
随着热控系统自动化程度的提高，在进行热工保护的时候，因为控制站的电源出现故障而停机保护，并且这种情况导致热工保护误动以及拒动出现的次数上升非常快。其原因在于电源系统设计可靠性比较差或者是电源接插件接触不良。比如说，山西的阳光发达有限公司便是两次因为DEH电源出现故障而停机。
3.5人为因素造成
相关工作人员在进行日常维护等操作的过程中，如果对万用表的使用、两票三制制度的落实、接线操作过程等不规范可能诱发DCS系统误动或拒动问题的发生。例如操作人员在不确定测量信号状态的前提下，直接投人汽机真空低保护，可能直接导致保护误动的发生。
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4避免电厂热控保护误动及拒动的对策
4.1重视热控元件的选取
尽可能择取技术过关、稳定性较强的热控元件。伴随热控自动化水平的提高，对热控元件的稳定运行要求也不可同日而语，因此，择取技术过关且具备较强稳定性的热控元件对深化DCS系统具有深远的意义，按照电厂热控自动化的相关需要，热控装置的投资也要随之增长。在科学投资的先决条件，我们要择取品质及稳定性优良的电厂热控设备。这样可以深化DCS统的可靠性。
4.2完善保护逻辑组态
完善保护逻辑组态，这样可以从根本深化保护系统的稳定运行，对减少电厂热控保护系统的误动及拒动发生率具有显著效果。同时要强化DCS硬件品质与软件的自诊断。全面加强DCS系统软件以及硬件的品质与自诊断能力，这样可以提前避免故障。而对工程、设计以及调节要进行严格控制。深化热控装置的施工、设计，可以完善电厂热控保护的稳定运行。要控制电子间内部环境。电子间内部的湿度及灰尘等都会对电厂热控电子设施产生影响。全面控制电子间的工作环境，能够增加电厂热控装置的生命周期，同时能够有效深化系统工作的稳定运行。这一点。我们还要完善并加强热控就地装置的工作环境。电厂热控就地装置工作环境普遍较差，完善电厂热控就地装置的工作环境，对深化整个系统的有效运行具有非常重要的意义。举例说明：就地装置接线盒尽可能做到完全密封，同时要进行防潮等处理；电厂热控就地装置摆放要尽可能避开热源、辐射等区域；电厂热控就地装置要安装至仪表柜中，若条件允许，我们可以对取样管予以防冻伴热处理。
4.3尽可能地采用冗余设计热控系统
过程控制站的电源和CPU冗余设计已成为普遍,对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置,并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断,同一参数的多个重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散由于某一卡件异常而发生危险,从而提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样,以提高其可靠性,并方便故障处理。一个取样,多点并列的方法有待考虑改进。总之,冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。
4.4改善热控设备的工作环境
对热控就地设备的工作环境以及条件进行改善。首先，就地设备的接线盒应该是真正密封的，这样才能真正的防潮、防雨，避免腐蚀的出现；其次，就地设备应该里辐射、热源等比较的远，避免各种干扰的存在；最后，就地设备比如说过程开关以及变送器等，都应该安装在仪器表柜的内部，并根据需要才起一定的防冻伴热措施对其进行保护。
4.5完善定期检修制度
随着电力事业和高新技术的快速发展,发电设备日趋高度自动化和智能化,系统的安全性、可靠性变得日益重要。但是,无论多么先进的设备,从可靠性角度看,绝对可靠(即不出故障)是绝对办不到的。因此,在一定意义上讲,“有故障”是绝对的。所以，还需要对定期维护制度应该严格的执行，对于那些重要设备开展定期工作的时候应该主动。对于机组中的设备必须及时的进行管理和检修，发现其中存在的问题，保证设备运行状态能够满足实际需要。并且，在平时的工作中，还应该做好维护以及试验两方面的工作，停机时，也应该对设备及时的进行检查检修。
4.6做好准备，减少热工保护误动和拒动概率
首先，进行热工保护投退的时候应该根据相关的规定进行，保证在运机组百分之百投入到了保护中去，无论发生什么样的情况，都不能随意的进行保护的解除，在启动机组之前，必须严格的进行保护静态试验以及热工连锁的执行，确保其运行的可靠性。其次，在进行保护投退手续履行的时候必须严格，做好强制信号登记以及投退记录保护的工作。此外，还应该做好回路的定期检查工作，保证回路运行本身的可靠性。做好工作程序的排查工作，解决其存在的缺陷和隐患。再次，做好缺陷方面的处理。在对热控设备中存在的缺陷进行处理的时候，必须根据小缺陷不过班、大缺陷不过天以及重大缺陷连轴转的需要进行缺陷管理，从而保证机组运行是真正安全的。最后，制定符合电热厂实际需要的检修标准化作业程序，并对工人的实际操作进行一定的规范，提高工人安全方面的意识，让其根据正确的程序开展各项工作。同时，重视事故的分析以及培训工作。在出现热工保护误动或者拒动的时候，应该对其进行彻底的分析，找到其中存在的问题，并根据需要选择合适的方案进行问题的解决，避免再次出现保护误动的情况。
5关于采样信号造成误动拒动的策略
这类误动拒动主要是采样信号不能满规程的要求，通常发生在汽包水位保护、炉膛压力保护、真空保护、润滑油压保护等需要三选二保护。在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，对汽包水位保护有严格的规定，要求水位保护和调节的信号要分开，同时要求过热器出口压力为13.5 MPa 以上机组的水位信号以差压式水位计为基准。由于很多机组的锅炉汽包开孔有限，在现场又不能在汽包上开孔，因此，很多机组往往都是保护和调节都采用同样的信号，有的机组在同一根取样管上接2 个差压变送器，分别用于保护和调节。表明上看这两个信号是独立的，实际上由于共用一根取样管，这2个信号会互相影响。一旦发生泄漏等情况，也容易发生保护误动拒动的情况。某电厂10 号机组的汽包水位保护和调节取样就采用上述方式，在运行过程中，曾发生过由于取样管泄漏，导致测量到的汽包水位比实际值低，而水位调节系统正好选择该水位作为被调量，由于测量到的水位始终比实际值和设定值低，给水泵的转速不断加大，给水流量一直在增加，由于保护有2 个信号在这根取样管上，汽包水位保护没有动作，最终导致锅炉汽包满水，主汽温急剧下降，最后手动打闸停机。这个事故进一步说明了保护和调节信号要独立取样的重要性。由于此问题主要是汽包上取样孔数量不够造成的，对于已投运的机组，只有对取样系统进行改造才能从根本上解决。目前汽包水位测量技术和方式已有了改进，新的电接点测量系统已基本上消除了压力误差，在不同的工况下，其测量的实际值和差压式水位计很接近，可以作为保护信号。这样就可以用新式电接点水位计的信号作为保护信号，差压式水位计信号作为调节信号，从而实现保护信号和调节信号分开。对于炉膛压力取样造成误动拒动的原因主要是各压力开关和炉膛压力没有进行独立取样，而是几个变送器或压力开关公用一根取样管，这样在管路堵塞或渗漏时炉膛压力就容易发生误动拒动。由于在炉膛上开孔比较容易，因此存在此类隐患的锅炉可以在炉膛上增加取样孔，保证各保护信号均为独立取样。
6结束语
近年来，热工控制技术不断发展，自动化程度越来越高，当前我国火力发电厂那些高参数、大容量的机组都采用了热工自动控制技术。技术的发展提高了热工保护系统的稳定性，但热工保护仍然有误动和拒动的情况发生。分析研究热工保护系统发生误动或拒动的原因具有十分重要的意义，只有不断提高热工保护系统的稳定性，才能更好的维护机组的安全稳定运行。
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论文作者:安琪
论文发表刊物:《防护工程》2017年第4期
论文发表时间:2017/7/5
标签：热工论文; 系统论文; 机组论文; 电厂论文; 设备论文; 故障论文; 信号论文; 《防护工程》2017年第4期论文;