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技術文章

熱工保護誤動、拒動原因淺析及對策
摘要　本文對熱工保護誤動及拒動原因進行了分析和總結，并提出了防止熱工保護誤動及拒動應采取的措施或對策，對提高DCS系統的整體可靠性，保證機組**、穩定運行具有一定的參考價值。
關鍵詞　熱工保護  誤動   拒動   原因  對策
       前言
       熱控保護系統是火力發電廠一個十分重要的、不可缺少的組成部分，對提高機組主輔設備的可靠性和**性具有十分重要的作用。在主、輔設備發生某些可能引發嚴重后果的故障時，及時采取相應的措施加以保護，從而軟化故障，停機待修，避免發生重大的設備損壞和人身傷亡事故。但在主輔設備正常運行時，保護系統因自身故障而引起動作，造成主輔設備停運，稱為保護誤動，并因此造成不必要的經濟損失；在主輔設備發生故障時，保護系統也發生故障而不動作，稱為保護拒動，并因此造成事故的不可避免和擴大。隨著DCS控制系統的成熟發展，熱工自動化程度越來越高，憑借其巨大的優越性，使機組的可靠性、**性、經濟性運行得到了很大的提高。但熱工保護誤動和拒動的情況還時有發生。如何防止DCS系統失靈和熱工保護誤動、拒動成為火力發電廠日益關注的焦點。
       一、熱工保護誤動、拒動原因分類
熱工保護誤動、拒動的原因大致可以概括為：
       1、DCS軟、硬件故障；
       2、熱控元件故障；
       3、電纜接線短路、斷路、虛接；
       4、熱控設備電源故障；
       5、人為因素；
       6、設計、安裝、調試存在缺陷。
       二、熱工保護誤動、拒動原因分析
       1、DCS軟、硬件故障
隨著DCS控制系統的發展，為了確保機組的**、可靠，熱工保護里加入了一些重要過程控制站（如：DEH、CCS、BMS等）兩個CPU均故障時的停機保護，由此，因DCS軟、硬件故障而引起的保護誤動也時有發生。主要原因是信號處理卡、輸出模塊、設定值模塊、網絡通訊等故障引起。
       2、熱控元件故障
因熱工元件故障（包括溫度、壓力、液位、流量、閥門位置元件、電磁閥等）誤發信號而造成的主機、輔機保護誤動、拒動占的比例也比較大，有些電廠因熱工元件故障引起熱工保護誤動、拒動甚至占到了一半。主要原因是元件老化和質量不可靠，單元件工作，無冗余設置和識別。
       3、電纜接線短路、斷路、虛接
電纜接線斷路、斷路、虛接引起的保護誤動主要原因是電纜老化絕緣破壞、接線柱進水、空氣潮濕腐蝕等引起。
       4、設備電源故障
隨著熱控系統自動化程度的提高，熱工保護中加入了DCS系統一些過程控制站電源故障停機保護。因熱控設備電源故障引起的熱工保護誤動、拒動的次數也有上升的趨勢。主要原因是熱控設備電源接插件接觸**、電源系統設計不可靠導致。山西陽光發電有限公司曾兩次因DEH電源故障停機。一些電廠因電磁閥失去電源而導致拒動或誤動。
人為因素
因人為因素引起的保護誤動大多是由于熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線、錯強制或漏強制信號、萬用表使用不當等誤操作等引起。例如，我廠熱工人員一次在處理運行中的1A磨一次風流量變送器異常時，準備隔離變送器進行檢查，措施中只固化了一次風流量控制擋板的指令，而錯誤地漏掉強制1A磨一次風流量小于40％停磨保護而導致1A磨停運。一次在檢查1B磨軸承溫度時（當時1B磨軸承溫度高跳磨保護已強制），因看錯端子，誤將運行中的1C磨軸承溫度計解線開路， 1C磨軸承溫度高保護誤動導致1C磨停運。一次在測量運行中一臺磨的溫度信號時，沒有強制溫度高跳磨保護信號，萬用表檔位誤打到歐姆檔，導致磨軸承溫度高保護誤動停磨。一次是在機組運行中辦票檢查高壓缸排汽溫度，因未查清信號去向的情況下，在DAS柜內解線校驗溫度通道時，誤發高壓缸排汽溫度高信號，導致高壓缸排汽旁通門開啟降發電負荷30MW。
人為因素引起保護拒動大多因熱工人員在檢修后忘記合儀表電源開關、檢修后儀表二次門忘記開啟等引起。例如：1986年2月，富拉爾基**發電廠發生3號200MW機組軸承燒損事故，其主要原因就是熱工人員嚴重違反檢修規程，在沒開工作票的情況下，在熱控盤上工作，并把熱工保護總電源開關斷開，工作結束后又忘記合上，致使汽機潤滑油壓低時沒能將潤滑油泵聯動，*后導致軸承斷油燒損。
設計、安裝、調試存在缺陷。
許多機組因熱控設備系統設計、安裝、調試存在質量缺陷導致機組熱工保護誤動或拒動。例如：1997年12月16日，秦皇島電廠發生的鍋爐嚴重缺水重大事故，雖然原因是多方面的，但其中汽包水位變送器環境溫度（溫度補償設計定值50℃，實際130℃）的影響造成了測量誤差，水位虛高108mm，使汽包低水位保護拒動；鍋爐A爐水循環泵在測量系統故障的情況下，又未采取替代措施而失去了保護作用，由于采用三取三的保護邏輯，因而在爐水循環破壞的情況下，B、C爐水循環泵差壓低跳泵，A泵只發差壓低報警而未能跳泵，導致MFT未動作，*終造成水冷壁大面積爆破的重大事故。又如：上海鍋爐廠曾將汽包汽水取樣管引到一個連通容器（稱此容器為平衡容器），再在此容器的中段引出差壓水位表的汽水側取樣管，使得水位表的量程由1270mm減少到860mm。這種設計明顯是錯誤的，因為它不僅影響了汽包水位的準確測量，而且還會影響低水位跳閘信號的可靠發出，使鍋爐造成事故。由于這一原因造成的鍋爐事故，已在一些電廠中發生過。這在《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中明文規定禁止該方法的取樣。一些電廠在基建安裝中，爐膛負壓取樣管不按照設計安裝，因取樣管安裝傾斜角度不夠或水平向下安裝，導致取樣管被灰嚴重堵塞，而不能測量，導致爐膛負壓保護拒動。
       三、防止熱工保護誤動、拒動應采取的措施及對策
由于熱控設備覆蓋著熱力系統和熱力設備的所有參數，各系統不僅相互聯系，而且相互制約，因此，任何一個環節的故障都有可能通過熱工保護系統發出跳機停爐信號，從而造成不必要的經濟損失。因此，如何提高保護系統的可靠性是一項十分重要而又迫切的工作。
       1、盡可能地采用冗余設計。過程控制站的電源和CPU冗余設計已成為普遍，對一些保護執行設備（如跳閘電磁閥）的動作電源也應該監控起來。對一些重要熱工信號也應進行冗余設置，并且對來自同一取樣的測點信號進行有效的監控和判斷，重要測點的測量通道應布置在不同的卡件以分散危險，提高其可靠性。重要測點就地取樣孔也應該盡量采用多點并相互獨立的方法取樣，以提高其可靠性，并方便故障處理。一個取樣，多點并列的方法有待考慮改進。總之，冗余設計對故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。
       2、盡量采用技術成熟、可靠的熱控元件。隨著熱控自動化程度的提高，對熱控元件的可靠性要求也越來越高，所以，采用技術成熟、可靠的熱控元件對提高DCS系統整體的可靠性有著十分重要的作用，根據熱控自動化的要求，熱控設備的投資也在不斷地增加，切不可為了節省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質、運行業績較好的就地熱控設備。以提高DCS系統的整體可靠性和保護系統的可靠性、**性。
       3、保護邏輯組態進行優化。優化保護邏輯組態，對提高保護系統的可靠性、**性，降低熱控保護系統的誤動、拒動率具有十分重要的意義。
       4、提高DCS硬件質量和軟件的自診斷能力。努力提高DCS系統軟、硬件的質量和自診斷能力，對提前預防、軟化故障有著十分重要的作用。
       5、對設計、施工、調試、檢修質量嚴格把關。提高熱控設備的設計、施工、調試、檢修質量對提高熱控保護的可靠性有著長遠的重要意義。
       6、嚴格控制電子間的環境條件。溫度、濕度、灰塵及振動對熱控電子設備有十分大的影響。嚴格控制電子間的環境條件，可以延長熱控設備的使用壽命，并且可以提高系統工作的可靠性。這一點，一定要引起我們足夠的重視。
       7、提高和改善熱控就地設備的工作環境條件。就地設備工作環境普遍十分惡劣，提高和改善就地設備的工作環境條件，對提高整個系統的可靠性有著十分重要的作用。如：就地設備接線盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地設備盡量遠離熱源、輻射、干擾；就地設備（如：變送器、過程開關等）盡量安裝在儀表柜內，必要時對取樣管和柜內采取防凍伴熱等措施。
       8、嚴格執行定期維護制度。做好機組的大、小修設備檢修管理，及時發現設備隱患，使設備處于良好的工作狀態。做好日常維護和試驗。停機時，對保護系統檢修徹底檢修、檢查，并進行嚴格的保護試驗。
       9、加強技術培訓，提高熱控人員的技術水平和故障處理能力。
       四、結束語
       隨著電力事業和高新技術的快速發展，發電設備日趨高度自動化和智能化，系統的**性、可靠性變得日益重要。但是，無論多么先進的設備，從可靠性角度看，**可靠（即不出故障）是**辦不到的。因此，在一定意義上講，“有故障”是**的。但是，故障與事故之間并不是必然的關系，對故障也不是不能防范，關鍵是如何盡早檢測、發現故障，然后預防、軟化、控制和排除故障，避免故障的進一步擴大。努力使熱工保護的正確動作率達到100％，為熱力設備的**運行把好*后的一道關。這是我們設計、安裝、調試、檢修人員追求的*高目標。
參考文獻：
《電廠自動化》2001第1期P11
《電廠自動化》2001第2期P13～P18
《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》輔導