浅谈电厂热工保护系统部分故障原因及防范措施

【摘要】电厂热工保护系统是确保电厂发电机组安全稳定运行的重要保障。随着我国电力工业的迅速发展，各种新的辅机系统如输煤系统、脱硫系统、脱硝系统等投入使用，使热工保护信号的规模也相应扩大，对热工保护系统的安全性、可靠性、运行水平的要求也越来越高。因此提高电厂热工自动化的保护意识，降低热工保护系统的故障概率是一项重要工作。

【关键词】电厂；故障

1、热工保护信号故障原因

电厂机组运行时能造成热工保护系统故障的原因很多。控制系统硬件故障（一般为DCS及PLC系统）、控制逻辑及软件故障、现场热工元件故障、线路连接问题、测量误差、人为操作故障等都会成为引起热工保护系统的误动、拒动的原因。

1.1控制系统硬件问题

电厂中DCS分散控制系统的应用越来越广泛，由于DCS系统卡件（CPU、通讯卡件、I/O卡件等）故障导致相应热工信号故障，引起热工保护误动的情况屡有发生。同时由于系统长期疏于检查，DCS机柜内保险丝烧断、接线端子松动等原因也会引起系统保护拒动发生。

1.2控制逻辑及软件故障

控制系统保护逻辑过于简单会降低热工保护系统的稳定性。部分联锁保护定值设置不合理，会造成保护系统过早或过晚动作。报警定值设定过低，部分报警信号频繁出现容易扰乱运行人员的判断，混淆重要报警信息，引起不必要的保护动作。

1.3现场热工元件故障

现场热工元件是热工保护的基础。因热工元件故障（温度、压力、流量、液位、阀位等）引起主、辅机热工保护误动的情况较为常见。主要原因为元件磨损、老化、现场工况较差及质量问题。

1.4线路连接问题

热工电缆连接着现场热控元件与DCS控制系统，电缆接线断线、短接、虚接、外信号干扰等问题均可引起热工保护系统误动、拒动。产生原因有接线问题、电缆老化、屏蔽未做好、防水未做好导致进水短路、电缆敷设时强弱电未分开等。

1.5测量误差

由于热工元件质量不佳、精度下降、保温未做好、零位迁移等多种原因，会造成热工信号偏差过大，从而引起保护系统误动及拒动。

1.6人为操作故障

维护人员操作中错拉电源、在保护未撤除时拆装有联锁保护的热工元件、撤除保护后未及时恢复等情况均会造成热控保护的误动、拒动。

2、热工保护信号故障的防范措施

防范热工保护信号故障的发生需要在设计、施工、安装、调试、使用、维护等一系列过程中提高系统的安全性、可靠性。

2.1选用合适的控制系统，采用重要卡件（CPU、通讯卡件、交换机等）冗余布置来提高DCS控制系统的容错率，降低系统硬件故障导致保护动作的概率。这种方式早已在相关的故障排除中得到了广泛的应用。同时重要的保护信号可分别接入冗余的SOE卡件，并对于取样自同一样本的测点信号进行高效率的监控和相应判断，对于较为重要的测点的相关测量通路的布置应该遵循不集中的原则，以提高系统的安全性。对于相关测点在当时的就地取样孔方面也应该采取分散多点的原则进行取样，这样的做法可以提高相关工作的可靠性，对于故障问题的处理也起到了便利的推动作用。

2.2优化保护逻辑组态，设置合理的联锁保护及报警定值。重要的保护信号如汽包液位采用三取二、发电机定子温度采用六取二等逻辑设置，可防止因单个热工设备故障引起的保护误动。同时可增加温度保护速率限制功能，即当系统检测到单个温度测点以≥20℃/s的速率上升时，自动判定为信号故障，闭锁该温度保护的动作，同时发报警信息提示操作人员检查故障。此类保护逻辑的优化能大大了提高系统的可靠性，降低了热工保护系统的误动率。

2.3选用优质的热工设备，同时做好设备的保养维护工作，对重要热工设备建立运行维护工作记录。统计设备的使用年限，及时更换超使用年限的设备，定期对现场设备、信号电缆、柜内接线等进行检查清理工作，消除设备隐患，保证热工保护系统处于良好的运行状态。

2.4在机组安装、调试阶段即做好控制系统及控制电缆的屏蔽、接地工作，提高系统的抗干扰能力。热控电缆与动力电缆分开敷设，屏蔽线单点接地，降低了保护信号因干扰而误动的概率。

2.5建立热工仪表检定标准，配合机组检修周期进行压力、温度等热工仪表的检定工作，定期对风烟压力测量管路进行吹扫，汽水压力测量管路进行排污，可降低由于管路堵塞、仪表显示偏差大等原因引起保护误动的概率。

2.6建立完善的管理制度，制定《电子设备间管理规定》、《保护投退管理规定》《信号强制管理规定》《逻辑修改管理规定》等有关规定，并严格执行。同时加强检修人员的技术培训工作，在制度上、人员上尽可能的降低人为操作故障引起的保护误动、拒动等情况的发生。

2.7改善相应的就地设备的工作环境以及与其有关的各种条件。就地设备长期工作在十分恶劣的环境之中，这种环境经常充满了雨水、辐射，所以必须对相关设备做好防水、防辐射以及阻挡相关干扰源的干扰等工作。如果有充裕的外在条件，那么完全可以将就地设备安装在保护措施较为完善的仪表柜里面。如此就可以对雨水、辐射产生很好地阻挡作用，让其工作环境得到了根本性的改善，有利于相关维护工作的顺利进展。

2.8定期对相关设备进行维护。热控设备需要长时间、高负荷地运作，因此必须要确保对其进行定期维护的工作的进行。要想达到这个目的，就必须从相关的制度上入手，为其维护工作的顺利进行提供制度保障。如此的做法才能使其在运行的过程中如果出现了什么安全方面的隐患会被及时快速地检查出来，确保其运行环境的安全可靠，确保相关工作的质量。而当热控设备处于停止状态的时候，就是一个很好的维护时机，因此相关的工作人员必须抓住这一有利时机，以认真负责的工作态度、积极饱满的工作热情投入到设备相关的检查工作之中。在检查过程结束之后，还有一件重要的事情不能忘记，那就是必须做好校验方面的相关工作，让其达到合格的水平才能继续投入使用。

结语

随着电力事业和新技术的快速发展，发电设备高度自动化、智能化，热工保护系统的安全性、可靠性变得更加重要。通过对常见热工保护系统故障原因的分析及相应防范措施的采用，可在技术上及制度上提高热工保护系统的安全性、可靠性，从而提高整个机组的安全性和经济性。