汽輪機熱控保護誤動及拒動原因

陳付印

[摘 ? ?要 ]汽輪機是電廠正常運作的核心設備之一，因此，保護汽輪機正常工作和穩定運行，對于電廠熱控的可靠性有重要意義。本文針對汽輪機熱控保護誤動及拒動現象，進行了相關分析，并通過實例闡述汽輪機故障常見原因，提出了相應的解決方案，以期提升汽輪機運行的穩定性，做好日常維護工作。

[關鍵詞]熱控保護;誤動和拒動;處理措施

[中圖分類號]TM311 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–000–02

[Abstract]Steam turbine is one of the core equipment for the normal operation of power plant. Therefore， it is of great significance to protect the normal operation and stable operation of steam turbine for the reliability of thermal control of power plant. This paper analyzes the misoperation and refusal of thermal control protection of steam turbine， expounds the common causes of steam turbine faults through examples， and puts forward corresponding solutions， so as to improve the stability of steam turbine operation and do a good job in daily maintenance.

[Keywords]thermal control protection;Misoperation and refusal to operate;Treatment measures

隨著汽輪發電技術水平的提升，對于熱控設備的要求和安全性影響也越來越高。近年來電廠事故中，有很大一部分比例都是由于熱控設備引發的非計劃停機時間造成的。因此，對熱控設備的穩定性要求越來越高。常見的事故中，熱控保護系統一旦發生故障，會造成整個保護系統運行不暢，最終導致設備的停運，造成巨大的經濟損失。因此，在運行過程中，有必要針對汽輪機熱控保護系統的誤動進行分析，提升系統運行穩定性和可靠性。本文通過熱控保護系統在安全技能和安全技術上的創新，降低系統誤動和拒動故障率，有效加強火電熱控保護并減少熱控保護中發生拒絕和誤操作的可能性。

1 電廠熱控制保護的意義

隨著我國電力行業突飛猛進的發展，我國發電量在全世界居于前列，發電廠相關技術也隨之發展。當前，電廠設備正朝著智能化、自動化、現代化、節能環保方向發展。為了能提供穩定的電力供應，保障生產生活的有序進行，需要加強電力系統的穩定性。現代供電網絡中，智能化方向的發展需要引入相應的智能化控制設備，汽輪機熱控制系統就是發電廠自動化控制系統中不可缺少的關鍵組成，保證了發電機組的穩定運行。但是，由于熱控系統在運行過程中，受到諸多影響因素的共同作用，導致在運行過程中常常發生誤動與拒動故障，進而引起保護系統精度的變化，影響熱控制系統安全運行，不利于系統的有效可靠運行。鑒于此，需要采取相應的措施，加強控制系統的穩定性，使汽輪機熱控制系統的精度保持在合理的范圍內，減少系統的誤動操作與拒動的可能性，是本文研究的主要內容。

2 汽輪機熱控保護系統誤動及拒動的常見原因分析

2.1 DCS軟硬件系統故障

電廠熱控制系統是由多種硬件設備與軟件系統共同實現的，其中，常見的故障通常發生在硬件設備上，主要包含以下幾種設備：信號處理器、輸入輸出模塊、DEH控制站等。正常情況下，電廠熱控制系統出現問題，經常是由于幾個設備之間的協調配合出問題，或者是DEH控制站出現了問題，從而導致熱控制系統出現誤動或者拒動操作。

2.2 熱控元件故障

熱控制系統的集成元件在系統中具有重要的作用，也是核心組成部分之一。熱控元件中的傳感器，具有采集信號的功能，能夠實時采集電廠運行數據，傳達給控制系統，控制系統依據這些數據決定如何操作。因此，元件的信號傳輸穩定性是保障系統穩定運行的前提條件。由于熱控元件產品質量、接口松動以及維護原因，在運行一段時間后如果出現信號異常情況，將會引起誤動現象。為了使熱控元件正常運行，大部分電廠都將熱控元件的敏感度調到最高級別。即使如此，在高溫工作環境中，熱控元件的信號穩定性和敏感度，也隨著使用壽命的延長而出現衰減。

2.3 電纜故障

發電廠工作環境的維護可以為內部設施和員工提供一個穩定可靠的環境。然而，火力發電需要高溫燃燒進行發電，導致工作環境常常受到影響。大量的粉塵顆粒在工作環境中聚集，影響了相關設備的正常運行。高溫蒸汽讓生產環境變得潮濕，惡劣的工況條件使得電纜更加容易老化變形，形成潛在的故障隱患。老化變形的電纜會導致短路或者接觸不良情況的發生，電纜的虛接和誤接也會引起相關的電路故障。造成熱控制系統監測信號的變化，從而引起誤動和拒動現象的發生。

2.4 人為因素影響

管理問題是電廠的另一核心問題，管理問題的實質是人員的合理配置因素。電廠技術人員由于高溫環境工作特點，無法避免地會有生理原因帶來的高難度工作。雖然大部分電廠已經采用了自動化工作方式，減少人為因素造成的影響。但是工作過程中的技術人員、工作人員難以協調，工作人員的素質和認知層次相對較低，在實際溝通過程中不能完全理解管理層和相關技術人員的要求，導致溝通不暢;工作過程中沒有建立起相應的監督審核機制，對于工作技術人員的要求不統一，導致每一個環節的質量要求參差不齊，沒有得到很好的質量管控。在此背景下，熱電廠需要積極引進人才，提升技術與工作人員的綜合素質。例如常見的人為隱患，端子排接線的接線錯誤、監督檢查工作的隨意性、沒有嚴格地按照兩票三制的制度執行、萬用表使用不規范。

3 汽輪機熱控保護誤動及拒動的對策

3.1 DCS電源切換準確

DCS供電方式主要形式是二重電源，在電源切換的過程中，如果電壓有變動或者切換時間過長都會造成電力回流，系統不通電，進而引起熱控制系統的誤動與拒動。因此，要優化電源切換過程，減少切換帶來的影響。在切換過程中，應該分為前后，主副優化過程。先把兩個線路分為主機電源和輔助電源，其中輔助電源可以為大型UPS電源或柴油發電機，確保主電源故障時，備用電源可以及時切換，保證系統電源正常切換，切換過程中，保證輔助電源聯通的情況下，切換主機電源，完成切換過程后，再進行輔助電源的切換。通過流程的優化，可以有效保證切換過程沒有電源回流，時刻處于穩定供電狀態。

DCS軟件故障，提高系統軟件的可靠性和穩定性，及時清理歷史數據，嚴格審核保護邏輯的合理性，避免誤動和拒動，并且合理利用軟件實現誤動報警功能，給熱控人員提供處理故障的時間，避免保護誤動和拒動。

3.2 提高DCS抗干擾措施

熱控制系統的誤動與拒動很大程度上是電力波動造成的，這些波動的來源是各種電力干擾因素。火力發電廠的工作環境特殊，外界干擾因素眾多，因此，需要提高工作環境的穩定性。嚴格落實電力電纜施工規程，避免控制電纜和電源電纜交叉鋪設。例如，提升電纜的抗干擾措施中，就可以在進行接地的過程中，選用截面在20 mm2以上的通道線，并將接地電阻、接地極與建筑物的距離、接地點與強設備的距離分別控制在2 Ω以下、15 m左右和10 m以上，加強設備的抗干擾能力，保證電力和信號傳輸的穩定性。

3.3 注重熱控元件的質量和使用規范及檢查

為了提高系統的運行穩定性，需要加強熱控元件的質量，把控好熱控元件的使用流程，從采購、驗收、使用全面落實熱控元件的使用制度，避免三無產品入庫，做好驗收使用記錄，使用前做好儀器儀表的校驗，不合格的儀器儀表絕對不能使用。在使用規范上要按照技術規程執行，不能隨意接線、安裝。此外，還需要對熱控元件指定合理的更換和檢查管理周期。采用系統分類的方法，對高溫高壓狀態下的易損元件做好防高溫老化的措施，提高更換頻率，同時，優先采購質量過硬的國外進口熱控元件，保持系統的高品質運行。制定管理制度時，首先要根據熱控元件安裝過程中具體的環境設定適合的敏感度。制定更換和檢查周期，對每次檢查結果，需要詳細記錄，通過信息化手段保存檔案。相關工作者要根據實際情況制定出科學的維修計劃，并且在工作驗收人員的監督下進行修復工作，確保對系統進行維修后，能夠在較長的時間內高效率、高穩定地工作。

4 熱控保護誤動案例分析

4.1 事件經過

電廠2臺300 MW機紐并網運行，#1機負荷150 MW，#2機組負荷250 MW。#1機組因軸承振動不正常，6 kV廠用電工作段仍由啟動/備用變壓器供電。事故發生時，#2機突然跳閘，發出抗燃油（EH）油壓低、EH油泵C泵跳閘、發電機失磁、汽輪機和發電機跳閘等信號。

4.2 原因分析

此次事故為控制板故障導致閥門誤關，屬于控制元件故障，在#5低加出水電動門誤關后，凝結水中斷，凝結水母管壓力升高，大量凝結水導致ETS動作停機。當遇到大量凝結水近10 min的噴射后，開關積水短路、接地導致ETS保護誤動停機。

4.3 解決對策

（1）#2機組原有的ETS系統在保護配置和硬件配置上均未達到技術指標要求。ETS具備汽輪機緊急跳閘控制過程中的所有電動閥開關控制功能，包括開關數據的獲取，處理，計算和實時輸出，并將相關數據發送到中央控制操作站。實現保護倒換互備功能，設置不同的保護倒換開關，總解體保護倒換開關，先進復位開關和ETS重置開關。當出現保護誤動時，先實現報警功能，在控制界面顯示故障，由熱控人員及時查看處理，看是否發生故障或者誤動，應采取保護雙備功能，實現兩路保護同時邏輯與滿足時，才能實現保護動作，實現顯示功能：具有保護信號顯示，保護信號超安全值顯示和報警以及先進先出保護動作的原因顯示，實現ETS保護功能。

（2）對現場容易開關積水的部分進行大排查，并做好防范措施，確保即使凝結水噴水，也不允許出現噴射到開關上，特別是保護動作的設備上，從而提供設備的可靠性，避免短路導致ETS保護誤動停機。

（3）接地故障功能用于三線制系統，該系統需要比正常接地感測更低，獨立的最小跳閘值。接地故障允許Form6重合器控制裝置檢測并授權重合器在經過選擇的確定時間后，對于高于SEF最小跳閘水平的接地電流跳閘。靈敏接地故障具有可編程的鎖定設置和重合閘間隔。與菜單中的所有功能一樣，敏感接地故障可對每個保護配置文件進行獨立選擇。原始ETS保護跳閘硬接線電路中的4個AST跳閘電磁閥電路是DC110VDC控制電路，AST1，AST3是一組，AST2，AST4是一組，并且主保護電路處于停用狀態。AST的主電路通過跳閘中間繼電器工作。

（4）加強控制系統元件的檢查和維護，定期清掃，利用停機消缺機會，檢查控制系統元件的靈敏性和穩定性，并做好記錄。同時與采購部門溝通，要求提高控制系統系統元件的質量，最好使用技術等級高、設備質量高的控制系統元件，杜絕使用不合格產品。

5 結束語

隨著我國對電力供應的需求量逐步增大，發電設備朝著自動化、智能化發展。熱控保護系統一旦發生故障，會造成整個保護系統運行不暢，最終導致設備的停運，造成巨大的經濟損失。因此，在運行過程中，有必要針對汽輪機熱控保護系統的誤動進行分析，提升系統運行穩定性和可靠性。本文通過熱控保護系統在安全技能和安全技術上的創新，降低系統誤動和拒動故障率，有效加強火電熱保護并減少熱保護中發生拒絕和誤操作的可能性。

參考文獻

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