（国电河北龙山发电有限责任公司）
摘要：热工保护系统是火力发电厂热工设备运行安全的基础保障，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，是现代电厂安全运行管理工作的重点。通过热工保护系统的应用能够在热工设备故障发生后及时进行处理，以此避免设备故障的进一步扩大、避免设备故障危害生产人员的人身安全。发电厂的热工保护成为越来越关键的技术，需要我们不断的加以研究和完善。
关键词：火电厂；设备；热工保护；可靠性
1.概述
热工保护指机组在启停和运行过程中，出现异常情况和危险工况，发生可能危及设备和人身安全的故障时，能根据故障的情况和性质，自动地采取措施，对个别的或一系列设备进行操作处理，以消除异常和防止事故扩大的一系列动作。火电机组热工保护涉及锅炉主保护、汽机主保护、辅助设备保护及机、炉、电大连锁保护。保护系统一般由保护信号输入回路、保护逻辑运算回路和保护输出动作回路三部分组成。保护信号输入回路一般由信号源（如温度开关、压力开关、行程开关、继电器接点、其他系统输出）、输入部件和连接电缆组成。一般采用无源开关量仪表提供跳闸信号，重要保护的输入应多重化，使用2~3个检测回路或检测元件，经过二取二或三取二等逻辑处理后送出可靠的信号，联动相关联设备。保护逻辑运算回路由控制器完成（也可以由继电器组成），大机组的保护逻辑通常由专用可编程控制器或分散控制系统实现。保护输出回路一般由输出部件通过中间继电器跳闸被保护的设备，或关断/打开相应的阀门和挡板。重要的热工保护动作时，应设置有事件顺序记录，以便于事后查找分析事故原因，采取正确的处理或预防措施。
2.提高热工保护的可靠性
随着汽轮发电机组容量加大、参数增高,热工保护已越来越受到人们的重视,热工保护的可靠性也越来越受到关注。热工保护的可靠性包含两方面的内容,即应当动作时必须动作,若不动即为拒动;动作时必须是应当动作,否则便是误动。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动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。
3.热工保护误动和拒动的原因分析
热工保护误动、拒动的原因大致可以概括为：DCS软、硬件故障；热控元件故障；中间环节和二次表故障；电缆接线短路、断路、虚接；热控设备电源故障；人为因素；设计、安装、调试存在缺陷。
3.1DCS软、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站（如：DEH、CCS、BMS等）两个CPU均故障时的停机保护，由此，因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。
3.2设备电源故障
随着热控系统自动化程度的提高，热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠导致。
3.3热控元件故障
因热工元件故障（包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等）误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大，有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠，单元件工作，无冗余设置和识别。
3.4电缆接线短路、断路、虚接
电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等引起。
3.5人为因素
因人为因素引起的保护误动大多是由于热工人员走错间隔、看错端子排接线、错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作等引起烧损。
4.完善热工保护的原则
4.1热工保护应符合的要求
4.1.1 热工保护系统的设计应有防止误动、拒动的措施，保护系统电源中断以及恢复不会发出误动作指令。
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4.1.2 热工保护系统遵守下列“独立性”原则：
1）炉、机跳闸保护系统的逻辑控制器应单独冗余设置。
2）保护系统应有独立的I/O通道，并有电隔离措施。
3）冗余的I/O信号应通过不同的I/O模件引入。
4）触发机组跳闸的保护信号的开关量仪表以及变送器应单独设置，当确有困难而需要与其他系统合用时，其信号应首先进入保护系统；同时，该信号宜采用“三取二”的方式进行选取。
5）机组跳闸指令不应通过通信总线进行传送。
4.1.3 600MW及以上容量机组跳闸保护回路在机组正常运行中宜在不解列保护功能和不影响机组正常运行的动作试验；
4.1.4 停炉、停机保护动作动作原因应有事件顺序记录。单元机组应有事故追忆功能。
4.1.5 热工保护系统输出的操作指令应优先于其它任何指令，即执行“保护优先”的原则。
4.1.6 控制台上必须有总燃料跳闸、停止汽轮机和解列发电机的跳闸按钮，跳闸按钮应直接接至停机、停炉的驱动回路。除此之外，还应设置下列设备独立于DCS系统的后备操作手段
4.1.6.1汽包事故放水门；
4.1.6.2汽轮机真空破坏门；
4.1.6.3直流润滑油泵；
4.1.6.4交流润滑油泵；
4.1.6.5发电机灭磁开关。
4.1.7 机组主保护系统中不宜设置供运行人员切、投保护的任何操作；保护切投指令宜进入事件记录。
4.1.8重点热工保护回路在机组正常运行中，系统具备在线试验功能且不影响机组正常运行的，可在线进行相应的功能试验。
4.2联锁系统配置基本原则
热工联锁功能应能满足机组启动、停止以及正常运行的控制要求，并能在机组事故和异常工况下，实现必要的联锁控制，保证机组的安全。二次回路设计应遵循保护闭锁优先的原则；工艺系统的联锁条件应根据厂家的具体要求和工艺确定；对需要经常进行有规律性操作的辅助工艺系统，宜采用顺序控制。电厂的顺序控制系统应包括单元机组主、辅机的顺序控制系统和电厂辅助系统的顺序控制系统；机组的顺序控制系统应以子功能组为主，即实现一个辅助工艺系统内相关设备的顺序控制。
当机组顺序控制功能不纳入分散控制系统时，其功能应采用可编程控制器实现。可编程控制器应与分散控制系统有通信接口。辅助工艺系统的开关量控制可由可编程控制器实现。
顺序控制设计应遵守保护、联锁操作优先的原则。在顺序控制过程中出现保护、联锁指令时，应将控制进程中断，并使故意系统按照保护、联锁指令执行。
顺序控制在自动运行期间发生任何故障或运行人员中断时，应使正在运行的程序中断，并使工艺系统处于安全状态。
顺序控制系统应有防误操作的措施。
按照工艺要求需要自动切投的泵或者自动开启的电磁阀应设置自动备用的联锁，并按照工艺要求实现切投或者开关。
热工联锁系统应完成以下功能
1) 实现主/辅机转机、阀门、挡板的顺序控制、控制操作及试验操作；
2) 大型辅机与其相关的冷却系统、润滑系统、密封系统的联锁控制；
3) 在发生局部设备故障跳闸时，联锁启动备用设备；
4) 实现状态报警、联动及单台转机的保护。
5.结语
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。虽然，无论多么先进的设备，都不可能做到绝对可靠。但对热工保护系统在技术上、管理制度上应采取相应的措施后，可以极大地提高热工保护的可靠性，从而提高机组的安全性和经济性。
参考文献：
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[3]佟海云，高士臣，伍永福.《包钢热电厂热工保护误动及拒动原因分析》[J].包钢科技.2009.
论文作者:赵良佑,靳俊霞
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/9/26
标签：热工论文; 机组论文; 系统论文; 故障论文; 设备论文; 联锁论文; 回路论文; 《电力设备》2016年第13期论文;