完善電廠熱工保護系統可靠性措施淺析

摘要：熱工保護系統是火力發電機組不可缺少的重要組成部分，熱工保護的可靠性對提高機組主輔裝置的可靠性和安全性具有十分重要的作用。特別是在電力市場競爭日益激烈的今天，發電廠的熱工保護成為越來越關鍵的技術，需要我們不斷的加以研究和完善。 
關鍵詞：熱電廠裝置  熱工保護  可靠性  意義 
        0 引言 
        熱工保護作為發電廠至關重要的核心技術之一，在近幾年得到快速提升，這在一定程度上為機組的安全穩定執行提供了保障，但是在機組的實際執行過程中，不可控的因素時常發生，使得熱工保護出現誤動，造成機組停機，這不僅給企業的運營帶來額外損失，還會因危脅電網穩定而產生負面影響。 

        1 提高熱工保護系統可靠性的意義 
        熱工保護系統是火力發電機組不可缺少的重要組成部分，熱工保護的可靠性對提高機組主輔裝置的可靠性和安全性具有十分重要的作用。熱工保護系統的功能是當機組主輔裝置在執行過程中引數超出正常可控制的範圍時，自動緊急聯動相關的裝置，及時採取相應的措施加以保護，從而軟化機組或裝置故障，避免出現重大裝置損壞或其他嚴重的後果。但在主輔裝置正常執行時，保護系統因自身故障而引起動作，造成主輔裝置停運，稱為保護誤動，並因此造成不必要的經濟損失；在主輔裝置發生故障時，保護系統也發生故障而不動作，稱為保護拒動，並因此造成事故的不可避免和擴大。 
        隨著發電機組容量的增大和引數的提高，熱工自動化程度越來越高，尤其是伴隨著DCS分散控制系統在電力過程中的廣泛應用和不斷髮展，DCS控制系統憑藉其強大的功能和優越性，使機組的可靠性、安全性、經濟性執行得到了很大的提高。但由於參與保護的熱工引數也隨著機組容量的增大而越來越多，發生機組或裝置誤動或拒動的機率也越來越大，熱工保護誤動和拒動的情況時有發生。因此，提高熱工保護系統的可靠性，減少或消除DCS系統失靈和熱工保護誤動、拒動具有非常重要的意義。 
        2 熱工保護誤動和拒動的原因分析 
        熱工保護誤動、拒動的原因大致可以概括為：DCS軟、硬體故障；熱控元件故障；中間環節和二次表故障；電纜接線短路、斷路、虛接；熱控裝置電源故障；人為因素；設計、安裝、除錯存在缺陷。 
        2.1 DCS軟、硬體故障 隨著DCS控制系統的發展，為了確保機組的安全、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、硬體故障而引起的保護誤動也時有發生。主要原因是訊號處理卡、輸出模組、設定值模組、網路通訊等故障引起。 
        2.2 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）誤發訊號而造成的主機、輔機保護誤動、拒動佔的比例也比較大，有些電廠因熱工元件故障引起熱工保護誤動、拒動甚至佔到了一半。主要原因是元件老化和質量不可靠，單元件工作，無冗餘設定和識別。 
        2.3 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、空氣潮溼腐蝕等引起。 
        2.4 裝置電源故障 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。因熱控裝置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。主要原因是熱控裝置電源接外掛接觸不良、電源系統設計不可靠導致。 
        2.5 人為因素 因人為因素引起的保護誤動大多是由於熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線、錯強制或漏強制訊號、萬用表使用不當等誤操作等引起燒損。 
        2.6 設計、安裝、除錯存在缺陷 許多機組因熱控裝置系統設計、安裝、除錯存在質量缺陷導致機組熱工保護誤動或拒動。 
        3 完善熱工保護的原則與措施 
        3.1 尊重原熱工保護設計 原有的熱工保護專案是裝置廠家經多年的研究和實踐設計出來的，較為成熟，電廠作為裝置的使用者在徵得廠家同意前不應隨意對其進行更改、更不能進行刪減，只能進行補漏和完善。

 3.2 建立裝置試運記錄 對重要熱工保護系統所用的硬體裝置實行跟蹤記錄制度。熱工保護系統的可靠性與系統硬體裝置的可靠性直接相關，所以必須保證系統硬體裝置的可靠性，尤其是保護出口卡件的可靠性，常規的做法是每次保護投入執行前對檢測元件及卡件進行校驗，確認合格就可以使用。但是實際應用中還是會出現校驗合格的檢測元件或卡件在執行中故障造成裝置誤動的事件。這是因為熱控裝置尤其是電子裝置對環境和安裝要求比較苛刻，不認真的安裝以及無有效的產品保護都會造成故障的出現，有些特殊的故障還會很隱祕的存在，所以很可能將事故隱患忽視。基於此類情況出現的可能，在除錯執行中只有做好記錄，嚴格跟蹤保護系統校驗的每一個過程，才能有效避免事故的發生。
        3.3 在熱控系統中，儘可能地採用冗餘設計 過程控制站的電源和CPU冗餘設計已成為普遍，對一些保護執行裝置***如跳閘電磁閥***的動作電源也應該監控起來。對一些重要熱工訊號也應進行冗餘設定，並且對來自同一取樣的測點訊號進行有效的監控和判斷，同一引數的多個重要測點的測量通道應佈置在不同的卡件以分散由於某一卡件異常而發生危險，從而提高其可靠性。重要測點就地取樣孔也應該儘量採用多點並相互獨立的方法取樣，以提高其可靠性，並方便故障處理。一個取樣，多點並列的方法有待考慮改進。總之，冗餘設計對故障查詢、軟化和排除十分快捷和方便。
        3.4 儘量採用技術成熟、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，採用技術成熟、可靠的熱控元件對提高DCS系統整體可靠性有著十分重要的作用。根據熱控自動化的要求，熱控裝置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，一定要選用品質好、執行業績佳的就地熱控裝置，以提高DCS系統的整體可靠性和保護系統的安全性。
        3.5 對保護邏輯組態進行優化 在電廠中，溫度高保護是主輔機裝置保護的必不可少的一項重要保護。由於溫度元件受產品質量、接線端子鬆動、現場環境等各種因素的影響，在執行一定週期後極其容易導致訊號波動，從而引起保護誤動現象的發生。針對此，可在溫度保護中增加加速度限制***壞質量判斷***，具體措施為：對溫度保護增加速率限制功能，當系統檢測到溫度以≥20℃/s的速率上升時，即閉鎖該溫度保護的動作，並且在DCS系統畫面上報警，同時通知檢修人員進行排查故障。這樣通過優化保護邏輯組態，對提高保護系統的可靠性、安全性，降低熱控保護系統的誤動、拒動率具有十分重要的意義。
        3.6 提高DCS硬體質量和軟體的自診斷能力。
        3.7 對設計、施工、除錯、檢修質量嚴格把關。
        3.8 嚴格控制電子間的環境條件。
        3.9 提高和改善熱控就地裝置的工作環境條件。
        如:就地裝置接線盒儘量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地裝置儘量遠離熱源、輻射、干擾；就地裝置應儘量安裝在儀表櫃內，必要時還應對取樣管和櫃內採取防凍伴熱等措施。
        3.10 嚴格執行定期維護制度 做好機組的大、小修裝置檢修管理，及時發現裝置隱患，使裝置處於良好的工作狀態。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，並進行嚴格的保護試驗。
        4 結語
        隨著電力事業和高新技術的快速發展，發電裝置日趨高度自動化和智慧化，系統的安全性、可靠性變得日益重要。雖然，無論多麼先進的裝置，都不可能做到絕對可靠。但對熱工保護系統在技術上、管理制度上應採取相應的措施後，可以極大地提高熱工保護的可靠性，從而提高機組的安全性和經濟性。
參考文獻： 
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