火力发电厂热工保护误动拒动原因分析及对策.pdf

火力发电厂热工保护误动拒动原因分析及对策 陈永秋 广东电网公司电力科学研究院 广东省广州市 510600 摘 要：本文对造成热工保护误动及拒动原因：dcs 本身特性造成的误动、采样信号不满足要求造成的误动或拒动、 继电器原因造成的误动或拒动、电缆问题造成的误动、dcs 电子间工作环境不满足要求而导致的误动以及人为因素 造成的误动等情况进行了分析和总结，并提出相应的措施或对策，对提高热工保护系统的可靠性，保证机组安全、 稳定运行具有一定的参考价值。 关键词：火力发电厂 热工保护 误动 拒动 原因 对策 1 前言 热工保护系统是火力发电厂一个十分重要的、不可缺少的组成部分，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。在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，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或拒动的情况。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、拒动成为火力发电厂日益关注的焦点。此前，关于热工保护系统误动和拒动原因分析的 文章不少，但大多数都是针对某一种情况进行分析，没有进行综合性的分析。本文对在实际工作中 遇到的各种误动和拒动的情况进行了分析，并提出了相应的对策。 2 热工保护误动、拒动原因分析及对策 2.1 dcs 本身特性造成的误动 目前，各电厂普遍使用 dcs 对电厂的整个生产过程进行控制。在 dcs 系统中，对运行设备启 停的检测是通过 dcs 本身的查询电压实现的，而在大多数的 dcs 系统中，为了防止强电倒送入 dcs 或外围短路对 dcs 造成损害，在每个端子板上一般都设有保险丝，这样在短路或有强电倒送 时保险丝就会熔断，从而保护系统不受损害。由于保险丝的容量一般都很小，如贝利公司的 infi- 90 系统，其保险丝容量只有 0.25a，容易发生保险丝熔断的情况。当保险丝熔断时，其信号使之为逻 辑“0” ，此时系统无法检测到设备的真实情况。容易发生误动或拒动。 根据该系统的特点以及“宁误动，勿拒动”的原则，厂家在设计机组的保护逻辑时，对保护信 号采取逻辑“非”的方式，如在锅炉 mft 保护时，对于送风机、引风机、一次风机等全停保护，逻 辑取这些设备的运行信号进行逻辑“非”运算，当系统没有检测到这些设备在运行的信号时，就认 为该设备已停止运行，于是发出相应的保护信号。这样一旦端子板的保险丝熔断，由于 dcs 系统检 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 测不到设备的运行信号，即使设备仍在运行，系统也会认为设备已经停止运行，于是发出相应的保 护信号，从而导致保护误动。某电厂 10 号机组开始时也是按照此逻辑设计，结果在调试和过程中多 次发生由于端子板保险丝熔断而保护误动的情况。经过分析，最后采取了以下措施，有效地解决了 此类误动问题。 在设备状态反馈信号回路中串入该设备的电流信号，只有在接收到这些设备的跳闸信号且对 应设备电流小于该设备空载电流值时，才认为该设备已跳闸，相应的保护才动作。为防止电流信号 为坏质量时保护发生拒动，在电流信号回路中加入一质量检测模块，当检测到电流信号为坏质量时， 自动切断电流信号，即此时电流信号不起作用。其逻辑间图见图 1“设备跳闸信号的形成” 。 图图 1 设备跳闸信号的形成设备跳闸信号的形成 经过上述处理，有效解决了主要辅机在其状态反馈信号的端子的保险丝烧断时误发跳闸信号， 导致相应的联锁保护误动作的问题，机组可以长期安全稳定运行。 2.2 采样信号不满足要求造成的误动或拒动 在这一类误动或拒动中，主要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。主要是采样信号不能满规程的要求，尤其是汽包水位保护。 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 13.5mpa 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或拒动的情况。 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。另外，多测孔接管技术已取得经验，当锅炉汽包上水位测孔不够时，热工 自动化标准化技术委员会推荐可用多测孔接管技术解决。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 对于炉膛压力取样造成误动或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或拒 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。 2.3 继电器原因造成的误动或拒动 目前，dcs 系统对外围设备的启、停控制都是通过继电器来实现的，当继电器工作不正常时， 就会发生保护误动或拒动事故。对于已运行多年的老机组来说，这种情况更容易发生。原因时继电 器工作时间长了以后，其接点由于氧化等原因，会出现虽然继电器正确动作，由于接点的接触电阻 大，实际上该接点没有接通，相应的保护动作没有发生，也就是系统发生了拒动。而对于固态继电 器，经过长期工作后，由于元件的老化，其导通电压会降得很低，以致于感应电压就可以使其导通， 从而导致误动事故得发生。 要防止此类问题的发生，就要按 dcs 运行检修规程的要求，在机组大、小修过程中，对重要保 护的继电器进行检验，详细记录继电器的通、断电压，各接点的通、断电阻，并且与前次的情况进 行比较。当发现继电器的参数和原始参数有较大变化时，就要及时更换新的继电器，防止保护误动 或拒动事故的发生。 2.4 电缆问题造成的误动 在现在的火力发电厂，虽然工作环境有了很大的改善，但是由于电厂的特殊性，有部分电缆仍 不可避免工作在高温、潮湿、粉尘等恶劣环境下，时间一长，其绝缘就会由于老化而降低，最终就 会出现短路的情况，从而导致保护发生误动。如汽轮机保护系统（ets） ，有部分信号电缆要经过机 头的高温区域，其绝缘很容易老化，近几年在广东省内已发生了数起由于汽机保护信号的电缆绝缘 降低而导致 ets 发生误动的事故。 要防止此类事故的发生，就要从管理和检修方面着手。首先要在设备台账清册上列出工作在高 温、潮湿等恶劣环境下的电缆，然后在每次大、小修中，对这部分电缆的绝缘进行检测，并记录其 绝缘电阻，每次都和以前所测的绝缘电阻进行比较，若发现电缆的绝缘电阻有较大的变化，则及时 将该电缆更换，以防止保护误动事故的发生。 2.5 dcs 电子间工作环境不满足要求而导致的误动 dcs 电子间的工作环境有着很严格的要求，其温度和湿度都必须在一定的范围内。对于温度要 求一般很容易达到；而对于湿度的要求，北方的电厂也比较容易满足要求，但对于南方沿海电厂来 说，要满足湿度的要求，就需要采取更多的措施。南方有几个沿海电厂在仅使用空调的情况下，电 子间的湿度一直在 70%75%之间，在潮湿季节甚至达到了 90%以上，导致端子板结露，严重影响 dcs 系统的稳定运行。 某电厂曾发生过由于数字输入信号的端子板结露， 其上的保护信号自动接通， 导致机组主保护误动的事故。 因此在仅用空调系统无法满足电子间湿度要求的情况下，应在电子间配备几台功率较大的抽湿 机，确保电子间的湿度满足要求，防止发生因端子板结露而导致保护误动事故的发生。 2.6 人为因素造成的误动 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、没有严格执行“两票三制”等引起。例如，如某厂曾发生过在投汽机真空 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 低保护时导致汽机保护误动作，原因是投保护人员没有严格按照投保护的规定和程序执行，在没有 测量信号是否存在的情况下，直接将该保护投入。而在开机前进行的保护试验中，汽机真空保护是 最后做的一个保护，试验结束后立即将该保护解除，准备开机。而且解除保护后没有在汽机保护盘 上对保护信号进行复归操作，导致该信号一直存在。在投该保护时，热工人员没有按规定要求先检 查保护信号是否存在，而是直接将保护投入，从而导致汽机低真空保护误动。 人为因素的另外一个原因是在就地误碰主要设备或辅机的紧急事故按钮，导致主要设备或辅机 停运，从而发生一连串的联锁保护，最终导致跳机事故的发生。目前，大多数电厂现场保洁任务都 交给保洁公司，保洁人员对现场设备不熟悉，如果现场重要设备的事故按钮保护不好，很容易发生 误碰事故。某电厂曾发生过因保洁人员误碰给水泵事故按钮，导致给水泵停运，最终因锅炉汽包水 位低而发生 mft。其原因是就地给水泵的事故按钮的保护盒子不知何时被打开，保洁人员在拖地板 时拖把误碰了该事故按钮，从而导致了 mft 事故。 要防止认为因素造成的误动，一是要加强加强技术培训，提高热控人员的技术水平和故障处理 能力；二是要加强热控人员的安全学习和教育，使热控人员能自觉地按照“两票三制”的要求进行 工作；三是对重要设备的现场事故按钮加装满足安全规程要求的可靠的保护盒子，在现场巡检设备 是，要把保护盒子的状态列为巡检对象，保护盒子能起到保护误操作的作用，同时确保在紧急时能 轻易打开保护盒子进行操作。 3 结束语 上面所谈的是在实际工作中碰到的保护误动或拒动的情况， 其处理措施经过实际检验是有效 的。但是由于现场情况千差万别，保护误动或拒动的情况还有很多，不可能一一罗列。只要在工作 中认真总结，对设备进行精心维护，对有关的保护逻辑进行认真的审核，严格按有关的标准和规程 进行工作，就会大大减少热工保护误动或拒动事故的发生几率。努力使热工保护的正确动作率达到 100，为机组的安全运行把好最后的一道关。这是热工人员追求的最高目标。 参 考 文 献 1 陈永秋，韶关发电厂10号机组dcs控制逻辑的改进j，广东电力，2001年第6期，p49p50. 2 张林明，防止分散控制系统失灵、热工保护拒动j，上海电力，2001 年增刊，p24p5. 3 靖长财，防止锅炉汽包水位保护拒动和误动的措施j，锅炉技术，2006 年 1 月，p4748.