汽轮机热控保护误动及拒动原因

陈付印

[摘    要 ]汽轮机是电厂正常运作的核心设备之一，因此，保护汽轮机正常工作和稳定运行，对于电厂热控的可靠性有重要意义。本文针对汽轮机热控保护误动及拒动现象，进行了相关分析，并通过实例阐述汽轮机故障常见原因，提出了相应的解决方案，以期提升汽轮机运行的稳定性，做好日常维护工作。

[关键词]热控保护;误动和拒动;处理措施

[中图分类号]TM311 [文献标志码]A [文章编号]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

随着汽轮发电技术水平的提升，对于热控设备的要求和安全性影响也越来越高。近年来电厂事故中，有很大一部分比例都是由于热控设备引发的非计划停机时间造成的。因此，对热控设备的稳定性要求越来越高。常见的事故中，热控保护系统一旦发生故障，会造成整个保护系统运行不畅，最终导致设备的停运，造成巨大的经济损失。因此，在运行过程中，有必要针对汽轮机热控保护系统的误动进行分析，提升系统运行稳定性和可靠性。本文通过热控保护系统在安全技能和安全技术上的创新，降低系统误动和拒动故障率，有效加强火电热控保护并减少热控保护中发生拒绝和误操作的可能性。

1 电厂热控制保护的意义

随着我国电力行业突飞猛进的发展，我国发电量在全世界居于前列，发电厂相关技术也随之发展。当前，电厂设备正朝著智能化、自动化、现代化、节能环保方向发展。为了能提供稳定的电力供应，保障生产生活的有序进行，需要加强电力系统的稳定性。现代供电网络中，智能化方向的发展需要引入相应的智能化控制设备，汽轮机热控制系统就是发电厂自动化控制系统中不可缺少的关键组成，保证了发电机组的稳定运行。但是，由于热控系统在运行过程中，受到诸多影响因素的共同作用，导致在运行过程中常常发生误动与拒动故障，进而引起保护系统精度的变化，影响热控制系统安全运行，不利于系统的有效可靠运行。鉴于此，需要采取相应的措施，加强控制系统的稳定性，使汽轮机热控制系统的精度保持在合理的范围内，减少系统的误动操作与拒动的可能性，是本文研究的主要内容。

2 汽轮机热控保护系统误动及拒动的常见原因分析

2.1 DCS软硬件系统故障

电厂热控制系统是由多种硬件设备与软件系统共同实现的，其中，常见的故障通常发生在硬件设备上，主要包含以下几种设备：信号处理器、输入输出模块、DEH控制站等。正常情况下，电厂热控制系统出现问题，经常是由于几个设备之间的协调配合出问题，或者是DEH控制站出现了问题，从而导致热控制系统出现误动或者拒动操作。

2.2 热控元件故障

热控制系统的集成元件在系统中具有重要的作用，也是核心组成部分之一。热控元件中的传感器，具有采集信号的功能，能够实时采集电厂运行数据，传达给控制系统，控制系统依据这些数据决定如何操作。因此，元件的信号传输稳定性是保障系统稳定运行的前提条件。由于热控元件产品质量、接口松动以及维护原因，在运行一段时间后如果出现信号异常情况，将会引起误动现象。为了使热控元件正常运行，大部分电厂都将热控元件的敏感度调到最高级别。即使如此，在高温工作环境中，热控元件的信号稳定性和敏感度，也随着使用寿命的延长而出现衰减。

2.3 电缆故障

发电厂工作环境的维护可以为内部设施和员工提供一个稳定可靠的环境。然而，火力发电需要高温燃烧进行发电，导致工作环境常常受到影响。大量的粉尘颗粒在工作环境中聚集，影响了相关设备的正常运行。高温蒸汽让生产环境变得潮湿，恶劣的工况条件使得电缆更加容易老化变形，形成潜在的故障隐患。老化变形的电缆会导致短路或者接触不良情况的发生，电缆的虚接和误接也会引起相关的电路故障。造成热控制系统监测信号的变化，从而引起误动和拒动现象的发生。

2.4 人为因素影响

管理问题是电厂的另一核心问题，管理问题的实质是人员的合理配置因素。电厂技术人员由于高温环境工作特点，无法避免地会有生理原因带来的高难度工作。虽然大部分电厂已经采用了自动化工作方式，减少人为因素造成的影响。但是工作过程中的技术人员、工作人员难以协调，工作人员的素质和认知层次相对较低，在实际沟通过程中不能完全理解管理层和相关技术人员的要求，导致沟通不畅;工作过程中没有建立起相应的监督审核机制，对于工作技术人员的要求不统一，导致每一个环节的质量要求参差不齐，没有得到很好的质量管控。在此背景下，热电厂需要积极引进人才，提升技术与工作人员的综合素质。例如常见的人为隐患，端子排接线的接线错误、监督检查工作的随意性、没有严格地按照两票三制的制度执行、万用表使用不规范。

3 汽轮机热控保护误动及拒动的对策

3.1 DCS电源切换准确

DCS供电方式主要形式是二重电源，在电源切换的过程中，如果电压有变动或者切换时间过长都会造成电力回流，系统不通电，进而引起热控制系统的误动与拒动。因此，要优化电源切换过程，减少切换带来的影响。在切换过程中，应该分为前后，主副优化过程。先把两个线路分为主机电源和辅助电源，其中辅助电源可以为大型UPS电源或柴油发电机，确保主电源故障时，备用电源可以及时切换，保证系统电源正常切换，切换过程中，保证辅助电源联通的情况下，切换主机电源，完成切换过程后，再进行辅助电源的切换。通过流程的优化，可以有效保证切换过程没有电源回流，时刻处于稳定供电状态。

DCS软件故障，提高系统软件的可靠性和稳定性，及时清理历史数据，严格审核保护逻辑的合理性，避免误动和拒动，并且合理利用软件实现误动报警功能，给热控人员提供处理故障的时间，避免保护误动和拒动。

3.2 提高DCS抗干扰措施

热控制系统的误动与拒动很大程度上是电力波动造成的，这些波动的来源是各种电力干扰因素。火力发电厂的工作环境特殊，外界干扰因素众多，因此，需要提高工作环境的稳定性。严格落实电力电缆施工规程，避免控制电缆和电源电缆交叉铺设。例如，提升电缆的抗干扰措施中，就可以在进行接地的过程中，选用截面在20 mm2以上的通道线，并将接地电阻、接地极与建筑物的距离、接地点与强设备的距离分别控制在2 Ω以下、15 m左右和10 m以上，加强设备的抗干扰能力，保证电力和信号传输的稳定性。

3.3 注重热控元件的质量和使用规范及检查

为了提高系统的运行稳定性，需要加强热控元件的质量，把控好热控元件的使用流程，从采购、验收、使用全面落实热控元件的使用制度，避免三无产品入库，做好验收使用记录，使用前做好仪器仪表的校验，不合格的仪器仪表绝对不能使用。在使用規范上要按照技术规程执行，不能随意接线、安装。此外，还需要对热控元件指定合理的更换和检查管理周期。采用系统分类的方法，对高温高压状态下的易损元件做好防高温老化的措施，提高更换频率，同时，优先采购质量过硬的国外进口热控元件，保持系统的高品质运行。制定管理制度时，首先要根据热控元件安装过程中具体的环境设定适合的敏感度。制定更换和检查周期，对每次检查结果，需要详细记录，通过信息化手段保存档案。相关工作者要根据实际情况制定出科学的维修计划，并且在工作验收人员的监督下进行修复工作，确保对系统进行维修后，能够在较长的时间内高效率、高稳定地工作。

4 热控保护误动案例分析

4.1 事件经过

电厂2台300 MW机纽并网运行，#1机负荷150 MW，#2机组负荷250 MW。#1机组因轴承振动不正常，6 kV厂用电工作段仍由启动/备用变压器供电。事故发生时，#2机突然跳闸，发出抗燃油（EH）油压低、EH油泵C泵跳闸、发电机失磁、汽轮机和发电机跳闸等信号。

4.2 原因分析

此次事故为控制板故障导致阀门误关，属于控制元件故障，在#5低加出水电动门误关后，凝结水中断，凝结水母管压力升高，大量凝结水导致ETS动作停机。当遇到大量凝结水近10 min的喷射后，开关积水短路、接地导致ETS保护误动停机。

4.3 解决对策

（1）#2机组原有的ETS系统在保护配置和硬件配置上均未达到技术指标要求。ETS具备汽轮机紧急跳闸控制过程中的所有电动阀开关控制功能，包括开关数据的获取，处理，计算和实时输出，并将相关数据发送到中央控制操作站。实现保护倒换互备功能，设置不同的保护倒换开关，总解体保护倒换开关，先进复位开关和ETS重置开关。当出现保护误动时，先实现报警功能，在控制界面显示故障，由热控人员及时查看处理，看是否发生故障或者误动，应采取保护双备功能，实现两路保护同时逻辑与满足时，才能实现保护动作，实现显示功能：具有保护信号显示，保护信号超安全值显示和报警以及先进先出保护动作的原因显示，实现ETS保护功能。

（2）对现场容易开关积水的部分进行大排查，并做好防范措施，确保即使凝结水喷水，也不允许出现喷射到开关上，特别是保护动作的设备上，从而提供设备的可靠性，避免短路导致ETS保护误动停机。

（3）接地故障功能用于三线制系统，该系统需要比正常接地感测更低，独立的最小跳闸值。接地故障允许Form6重合器控制装置检测并授权重合器在经过选择的确定时间后，对于高于SEF最小跳闸水平的接地电流跳闸。灵敏接地故障具有可编程的锁定设置和重合闸间隔。与菜单中的所有功能一样，敏感接地故障可对每个保护配置文件进行独立选择。原始ETS保护跳闸硬接线电路中的4个AST跳闸电磁阀电路是DC110VDC控制电路，AST1，AST3是一组，AST2，AST4是一组，并且主保护电路处于停用状态。AST的主电路通过跳闸中间继电器工作。

（4）加强控制系统元件的检查和维护，定期清扫，利用停机消缺机会，检查控制系统元件的灵敏性和稳定性，并做好记录。同时与采购部门沟通，要求提高控制系统系统元件的质量，最好使用技术等级高、设备质量高的控制系统元件，杜绝使用不合格产品。

5 结束语

随着我国对电力供应的需求量逐步增大，发电设备朝着自动化、智能化发展。热控保护系统一旦发生故障，会造成整个保护系统运行不畅，最终导致设备的停运，造成巨大的经济损失。因此，在运行过程中，有必要针对汽轮机热控保护系统的误动进行分析，提升系统运行稳定性和可靠性。本文通过热控保护系统在安全技能和安全技术上的创新，降低系统误动和拒动故障率，有效加强火电热保护并减少热保护中发生拒绝和误操作的可能性。

参考文献

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