摘要：热工保护系统是火力发电中不可或缺的部分，只有在热工保护系统正常工作的情况下，才能确保火力发电厂的正常发电。但是，在实际的工作中，热工保护系统可能会出现误动拒动的现象，导致系统故障，无法正常工作，从而使火力发电受到影响。本文对火力发电厂热工保护无功拒动的原因进行分析，并就相关的对策进行探讨。
关键词：火力发电厂；热工保护；误动拒动原因；对策
当火力发电机组中的某些设备发生故障，可能引起比较严重的后果时，热工保护系统能够启动其保护功能，对故障进行软化，使故障设备停机待修，从而降低故障的影响程度。但是，当热工保护系统出现误动拒动情况使，就会失去保护功能，从而影响火力发电厂的正常运营。
1 原因分析
1.1 采样信号达不到要求
由于采样信号达不到要求而引起的热工保护系统误动拒动，主要发生在以下几个方面：第一，汽包水位保护；第二，真空保护；第三，炉膛压力保护；最后，真空保护。其中，最为常见的是第一种情况的采样信号达不到规程的要求，从而引起热工保护误动拒动。根据有关要求，汽包水位保护信号，不能与汽包水位调节信号重合，应该分开。而机组的水位信号，要将差压式的水位计作为基准，且过热器出口压力不能低于13.5MPa。但是，在火力发电机组的实际工作中，锅炉汽包的开孔会对机组产生限制，使汽包水位保护信号与汽包水位调节信号相同。另外，还有的机组在对汽包水位进行保护和调节时，会将2个差压变送器连接在相同的取样管上，这种连接方式本身就是错误的。如果在机组运行过程中发生泄漏现象，就会引起热工保护误动拒动。比如，在某火力发电厂的其中一套机组中，就采用的以上方式对汽包水位进行保护和调节。在机组运行时，由于取样管泄漏，使得汽包水位的测量值低于实际值。在选择被调量时，应该选择该水位，但由于测量值低于设计值，会增加水泵的转速，所以给水流量也会不断的增加。因为在同一根取样管上有2个保护信号，但汽包水位保护却拒动，所以引起锅炉中的汽包满水，主气温度快速的降低，最后只能以手动的方式拉闸停机。
1.2 DCS本身特性原因
现阶段，各个火力发电厂在对发电过程进行控制时，都采用的DCS系统。在利用DCS对设备的启动和停止进行检查时，是通过查询系统本身的电压进行的。许多DCS系统在各端子板上都设置有保险丝，可以避免强电倒送入DCS系统中，也能避免外围出现短路情况而对系统造成损害，从而达到对系统进行保护的目的。保险丝的容量通常只有0.25A左右，保险丝很容易被熔断。在保险丝熔断的情况下，信号会使系统为逻辑“0”，导致DCS系统不能将设备的实际情况检测出来，从而引起误动拒动。
1.3 DCS电源出现问题
电源在DCS系统中属于冗余配置，出现问题的可能性比较小。但是，在电源模件使用很长的时间以后就会老化，其输出电压达不到模件正常电压值，使模件的工作受到影响，导致机组保护误动。比如，ABB的SYMFONY系统中，模件正常工作使所需要的模件，需要经过电源模块的转换，完成转换后要先接到背板的电源棒上，再利用螺母压接的方式接到模件上。以这样的方式连接，当电源的输出接头出现松动时，电压就会大幅度下降，使卡件的工作电压不满足实际的工作需要，从而使机组出现保护动作。
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1.4 电缆方面的原因
虽然火力发电厂目前的工作环境已经有很大的改善，但由于火电发电厂具有特殊性，有些电缆必须在高温、潮湿、粉尘比较多的环境下工作。当电缆工作很长一段时间后，电缆就会出现老化现象，从而降低其绝缘性，从而使线路发生短路现象，导致热工保护误动。比如，汽轮机保护系统的有部分信号电缆要经过机头，机头的高温一般都比较高，所以信号电缆的绝缘老化速度很快，由于此原因引起的热工保护误动事故并不少见。
2 对策分析
2.1 针对采样信号不达标的对策
采样信号不满足实际的工作要求，会引起热工保护误动拒动。所以，要减少这种情况的发生概率，就需要提高采样信号的稳定性。比如，要确保汽包水位保护信号的可靠性，就要对采样系统进行改造，使所采集到的汽包水位测量信号、汽包水位调节信号，不会因为汽包取样孔数量太少而受到影响。比较常用的技术为汽包水位测量技术，电接点测量技术的应用也十分广泛。利用这两种技术，能够消除压力误差，使测量到的值接近差压式水位计，所以可将其作为保护信号。同时，水位测量信号可选用保护信号，调节信号则选用差压式水位计的信号，从而达到分离不同信号的目的。另外，解决锅炉汽包上水位测孔偏少的问题，可采用多测孔接管技术。例如，在炉膛上开孔，使各种信号能够相互分离，避免引起热工保护误动或拒动。
2.2 针对DCS本身特性的对策
DCS本身特性造成的热工保护误动或拒动，可通过将设备的电流信号串入设备反馈信号回路中来解决。当热工保护系统接收到设备的跳闸信号后，要对设备的电流进行检测，将设备电流与设备的空载电流进行检测，确定设备是否真的跳闸，再根据判断结果发出对应的保护动作。同时，要在电流的信号回路中，添加质量检测模块，当电流信号的质量比较差时，可以避免热工保护系统的拒动。在质量检测模块检测到信号的坏质量时，会自动将电流信号切断，从而有效的避免热工保护系统误动。
2.3 针对DCS电源问题的对策
根据DCS电源问题引起的热工保护系统误动或拒动，可通过以下几种方法来解决：第一，减少相同机柜上的模件数量，按照卡件说明书，对机柜电源的总容量进行估算，要将机柜电源的总容量控制在单路供电电源的70%以内。第二，每隔一段时间对电源模件的输出电压进行检测，在检测过程中一旦发现输出电压降低，就要第一时间将其更换成新的电源模件。第三，定期对电源接头处的温度进行测量，当发现有异常情况出现时，要对接头进行处理，保持其紧固状态。
2.4 针对电缆问题的对策
要减少电缆老化引起的热工保护误动和拒动，最重要的是要做好电缆的检修和管理工作。在设备的台账中，要将处于高温、潮湿等环境下的电缆详细的罗列出来，在大规模的检修和小范围的检修中，都要对这些电缆进行全面的检测，并将检修情况记录下来，尤其是要将绝缘电阻的情况记录详细，并将其与前一次检修时的状况进行对比。如果比较结果发现电缆的绝缘电阻有比较大的变化，则要及时将相应的电缆更换成新的，以免电缆绝缘老化导致热工保护误动或拒动。与此同时，还应提升工作人员的业务能力、技术水平，从而提高检修效率，保障发电机组中各设备的正常运行。
结束语：
综上所述，在火力发电厂机组的运行过程中，采样信号达不到要求、DCS本身特性、DCS电源出现问题、电缆绝缘老化等，都可能引起热工保护误动或拒动。要降低热工保护系统出现误动或拒动的概率，就要针对这些情况采取针对性的处理措施，以确保机组能够正常工作，从而保证火力发电厂的正常运营。
论文作者:陈琦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
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