電廠熱控保護誤動及拒動原因分析

［摘 要］文章剖析了電廠熱控保護系統(tǒng)誤動、拒動的現(xiàn)象、原因及解決措施，以期為提高熱控系統(tǒng)穩(wěn)定性、維護電廠日常運行，以及保障電力生產(chǎn)安全和連續(xù)運行提供理論依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］電廠；熱控保護；誤動；拒動原因

［中圖分類號］TM71 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）05–0027–03

1 熱控保護誤動及拒動問題概述

熱控保護系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其核心任務(wù)是對機組運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和深度分析，保證各參數(shù)在正常范圍內(nèi)，從而保證設(shè)備及人員的安全。然而，在實際運行中，熱控保護系統(tǒng)有時會出現(xiàn)誤動、拒動等故障，嚴重影響了電力系統(tǒng)的正常運行。熱控保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

電廠熱控保護誤動是指電廠發(fā)電機組在正常運行時，因保護系統(tǒng)本身發(fā)生故障或異常而引起的非正常保護動作，造成設(shè)備非正常停機的現(xiàn)象。這不僅影響了電力生產(chǎn)的正常進行，而且會給電廠帶來巨大的經(jīng)濟損失。而熱控保護拒動是指電廠主、輔設(shè)備發(fā)生故障或異常狀況時，本該介入的保護系統(tǒng)因存在故障或缺陷而不能及時采取措施，造成設(shè)備在異常狀態(tài)下持續(xù)運行，增加設(shè)備損傷風險，甚至引發(fā)更嚴重的事故。

2 電廠熱控保護誤動及拒動的原因

2.1 保護邏輯設(shè)計缺少合理性

在設(shè)計熱控保護系統(tǒng)時，若不能充分考慮發(fā)電機組及輔助設(shè)備的特殊運行要求，會造成保護邏輯設(shè)計上的不合理。這一設(shè)計缺陷將導致熱控保護系統(tǒng)在實際運行中難以達到規(guī)定的性能指標，進而增加誤動、拒動等故障的風險。作為熱控保護系統(tǒng)的核心部分，熱控保護系統(tǒng)的軟、硬件性能及其穩(wěn)定性直接影響著整個系統(tǒng)的性能。當軟、硬件發(fā)生故障或不正常時，將會造成系統(tǒng)輸出值與設(shè)定值之間的偏差，從而影響保護動作的準確性和及時性。

2.2 熱控元件的故障問題

熱控元件是繼電保護系統(tǒng)中的核心元件，其質(zhì)量對保護系統(tǒng)的可靠性有很大的影響。但在實際應(yīng)用中，由于各種原因，熱控元件存在質(zhì)量問題，可能造成誤動、拒動。具體如下：①隨著使用年限的增加，熱控元件逐漸老化，性能退化，失效風險增大。②缺乏冗余設(shè)置，導致熱控保護系統(tǒng)失效。冗余設(shè)置能夠在一定程度上提高系統(tǒng)可靠性，減小單個失效點的影響。但是，如果缺少必要的冗余設(shè)置，當某一關(guān)鍵部件發(fā)生故障時，整個保護系統(tǒng)將無法正常工作。③電源的穩(wěn)定與品質(zhì)直接關(guān)系到保護系統(tǒng)能否正常工作。若設(shè)備供電存在質(zhì)量問題或部件損壞，供電系統(tǒng)可能發(fā)生故障，造成保護系統(tǒng)斷電，使其不能正常運行，引起誤動、拒動。

2.3 人為因素的影響

（1）維修人員的操作失誤。例如，檢修人員在進行接線時，會因無法辨認圖號而造成誤接，這一操作失誤直接影響到保護系統(tǒng)的正常工作。

（2）邏輯組態(tài)塊編號的確定是維護工作的重要一環(huán)，然而由于各種原因，檢修人員不能準確辨識，從而增加了誤動風險。更為嚴重的是，如果檢修人員在解除保護操作時出現(xiàn)錯誤，可能使保護系統(tǒng)失效，甚至當設(shè)備發(fā)生故障時，也不能及時進行干預(yù)，從而引起拒動問題。

（3）細節(jié)疏忽。例如，定期檢修后沒有及時復位保護信號，或檢修完畢后忘了打開二次閥，這些看似微不足道的細節(jié)，就可能造成熱控保護系統(tǒng)誤動或拒動。

2.4 電纜接線故障的影響

在電廠的日常運行中，電纜接線問題直接影響著熱控保護系統(tǒng)的安全運行。正確的接線方式，不但可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，而且可以有效防止誤動、拒動等故障的發(fā)生。電纜是熱控保護系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其接線質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行效果。如果電纜線路發(fā)生滲水、破損、老化或絕緣層破損，則會引起一系列的嚴重問題。如電纜斷路、短路等故障，會造成信號傳輸中斷或異常，使熱控保護系統(tǒng)不能正確判斷設(shè)備狀態(tài)，導致誤動。同時，虛接會引起信號的不穩(wěn)定性，增大誤動的危險。

3 電廠熱控保護誤動及拒動的解決措施

3.1 提高熱控保護系統(tǒng)抗干擾能力

隨著DCS 控制系統(tǒng)的逐步完善與發(fā)展，電廠對熱控保護的重視程度也越來越高。在電廠建設(shè)初期，合理選擇接地位置和優(yōu)化接地方式是提高熱控保護系統(tǒng)抗干擾能力和穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。為有效地防止誤動、拒動，電廠在選用電纜時應(yīng)盡量采用屏蔽電纜，以減小電磁干擾。同時，為避免不同型號導線間的相互干擾，應(yīng)盡量避免混合使用。另外，將濾波器集成到信號傳輸系統(tǒng)與信號電纜中，不僅可降低干擾信號的傳遞，而且可提高信號的穩(wěn)定性與準確度。為了保證熱控保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證信號線路并接接地也是一項重要措施。這種方法既能有效防止電氣設(shè)備的損壞，又能在發(fā)生故障時快速切斷電源，保證電廠設(shè)備的安全運行。

3.2 選用冗余設(shè)計

在過程控制站建設(shè)中，對電源及CPU 進行冗余設(shè)計，已成為工業(yè)上的標準做法。這種設(shè)計方法可以保證當某一部件發(fā)生故障時，系統(tǒng)可以快速切換至后備部件，使保護設(shè)備始終處于良好的監(jiān)視狀態(tài)。對關(guān)鍵熱控信號設(shè)備應(yīng)進行在線冗余設(shè)計，將監(jiān)測和判斷信號分散分布到不同的板卡上，以分散風險，提升整體可靠性。為進一步提高系統(tǒng)可靠性及方便性，現(xiàn)場取樣應(yīng)作為一個獨立的環(huán)節(jié)，避免與其他系統(tǒng)互相干擾。爐膛安全監(jiān)測系統(tǒng)和輔機保護裝置一般由DCS系統(tǒng)實現(xiàn)，這些系統(tǒng)在設(shè)計時都遵循“危險分散，集中控制”的原則，目的是將危險點分散處理，達到集中監(jiān)測與管理的目的。在實際應(yīng)用中，對多路信號進行處理時，應(yīng)采取“三取二”、“四取三”等方式，即使其中一路發(fā)生了故障，仍可根據(jù)其他正常信號做出正確判斷，提高了保護的可靠性。為避免現(xiàn)場突發(fā)狀況對系統(tǒng)的干擾，在DCS 的邏輯組態(tài)中也應(yīng)設(shè)置品質(zhì)判定裝置。電纜敷設(shè)也是一項非常重要的工作，要充分考慮信號之間的干擾，以保證信號的穩(wěn)定與準確。對于蒸汽驅(qū)動的ETS（汽輪機跳閘保護）系統(tǒng)，為保證高可靠性，通常采用雙余度PLC 及熱備裝置，以保證系統(tǒng)在極端條件下的穩(wěn)定運行。另外，對于重要測試號碼的技術(shù)性能，一定要嚴格按照廠家提供的檢驗報告來檢驗，以保證整個熱控保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這些措施的實施，將有效提高電廠熱控保護系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，為電廠的長期穩(wěn)定運行提供強有力保證。

3.3 增強熱控保護電源切換問題的優(yōu)化

熱控保護系統(tǒng)電源的切換是電廠基建工程設(shè)計、安裝全過程中必須引起高度重視和重視的問題。為保證熱控保護系統(tǒng)穩(wěn)定運行，系統(tǒng)應(yīng)配置兩路獨立備用電源，以滿足主、輔機用電需求差異，并能有效防止誤動、拒動。其中，電源開關(guān)故障的產(chǎn)生原因很多，其中包括電源元件質(zhì)量問題和冗余開關(guān)模式設(shè)定不合理等。因此，在設(shè)計和安裝熱控保護系統(tǒng)時，必須充分考慮各方面的因素，以保證開關(guān)的可靠、穩(wěn)定。具體來說，在設(shè)計和安裝過程中，要對DCS 電源的供電切換原則進行準確控制，明確區(qū)分重要負荷電源與輔助電源。采用兩路獨立備用電源及UPS（不間斷電源），可有效降低電源波動對系統(tǒng)造成的沖擊，避免環(huán)流及電源故障。

3.4 增強熱控人員工作素質(zhì)的培養(yǎng)

熱控人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)與綜合素質(zhì)直接影響著電廠的運行質(zhì)量，尤其是對熱控保護系統(tǒng)的正確使用。為有效防止誤動、拒動，需對熱控人員進行培訓，全面分析故障產(chǎn)生的原因，規(guī)范操作程序，保證操作過程的正確性。同時，行為管理也是必不可少的環(huán)節(jié)。加強行為管理，可使熱控人員在日常工作中更加細心、細致，減少因操作不當造成的事故發(fā)生。同時，也要充分考慮電廠的安全生產(chǎn)要求。為滿足這些要求，熱工人員應(yīng)嚴格執(zhí)行相關(guān)制度，保證各項工作按規(guī)定進行，以保證電廠的安全、穩(wěn)定運行。為提高機組人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，應(yīng)定期組織各類培訓與交流活動，使其不斷學習、掌握新知識和新技術(shù)。同時，對設(shè)備維修管理進行優(yōu)化，保證設(shè)備在任何情況下都能工作在最優(yōu)狀態(tài)，以提高保護系統(tǒng)的可靠性。

3.5 加強設(shè)備的定期維護和技術(shù)培訓

生產(chǎn)廠家經(jīng)過深入的對比分析，明確指出我國熱控設(shè)備維修管理水平、技術(shù)水平等方面的缺陷是造成設(shè)備誤操作、拒動的主要原因之一。為了保證電廠的安全穩(wěn)定運行，生產(chǎn)廠家特別強調(diào)要對設(shè)備進行定期檢查和維修，包括日常的清潔、潤滑、油漆、除銹等。另外，在設(shè)備停駛過程中，應(yīng)加強檢查，及時處理故障，以保證設(shè)備在重新啟動前處于最佳狀態(tài)。為保證電站正常運行，廠家建議在設(shè)備再次啟動前，對設(shè)備進行全面測試及熱控保護試驗，全面檢驗設(shè)備性能及安全性。同時，生產(chǎn)廠家還鼓勵對熱控人員定期開展安全知識與技能培訓，提高其專業(yè)素養(yǎng)與應(yīng)急處置能力，以進一步提升電站運行安全水平。雖然目前電廠用電設(shè)備的自動化程度已經(jīng)大幅降低了人工干預(yù)的要求，但仍有部分不穩(wěn)定因素及技術(shù)上的不足。因此，對熱控人員來說，除了要熟練掌握設(shè)備操作知識外，還必須具備設(shè)備理論與管理技巧，才能在設(shè)備發(fā)生故障時快速定位、排除故障，避免設(shè)備保護不當造成的經(jīng)濟損失。

4 結(jié)束語

對電廠熱控保護系統(tǒng)進行定期檢查，采取有效的預(yù)防措施，是保證機組熱控保護系統(tǒng)可靠運行的根本保證。這對提高機組經(jīng)濟性具有重要意義。為此，應(yīng)不斷加強對熱控保護系統(tǒng)的維護和監(jiān)控，保證其穩(wěn)定可靠地運行，為火電企業(yè)的長遠發(fā)展，以及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行打下堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 王根賢. 電廠熱控保護誤動及拒動原因分析[J]. 中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術(shù)，2023（4）：4373.