火电厂典型热工保护误动的原因分析与改进.pdf

S而 电 力 安 全 技 术 第1 3 卷 2 0 1 1 年 第3 期 火电厂典型热工保护误动的 原因分析与改进 焦宏波 ， 窦红霞 大唐 阳城 发电有限责任公司，山西 晋城0 4 8 1 0 2 [ 摘要]从热工保护的冗余设计、 配置、 保护逻辑、 设备因素、 人为因素、 系统影响等几个方面， 对火电厂典型热工保护误动的的原因进行 了分析，并提 出了改进措施，为确保火电厂安 全、经济、 稳定运行提供 了基础。 [ 关键词]热工保护 ；误动 ；系统配置；人为 因素 ；保护逻辑 1 热工保护误动频发 火 电厂热工保护的可靠性对机组的安全、经济 运行有着极其重要的意义 。在大型火 电厂每年发生 的非计划停运、R B或其他影响机组运行的重大事 件 中，由于热控专业造成的事件约 占 2 0％。其 中， 热工保护误动造成的事件在 9 0％以上。尤其是新 投产的机组 ，由于在基建期对热工保护的设计 、配 置重视不够，其误动的事件时有发生，甚至有的机 组 1 年误动 7次以上 。 对近几年来热工保护误动事件进行统计和分 析 ，列出以下几起典型事件。 1 某电厂因主汽温度故障，“ 三取二”判断 逻辑有误 ，误发 “ 主、再 热蒸汽温度 1 0 mi n突降 5 0 ℃”信号，发电机解列、锅炉 MF T 。 2 某电厂发电机主开关只有 1 个 “ 合闸”的 反馈信号，因输入模件 故障，“ 合 闸”信号丢 失， 触发 MF T，汽机跳 闸。 3 某电厂在线传输代码时，热工人员未全面 了解信号的情况，就将该信号的参数更改下传，导 致汽泵保护触发 ，机组 RB。 4 某电厂由于 E T S系统某一转速模件故障， 而保护逻辑未设计为“ 三取二” ， 导致热工保护误发， 汽机跳 闸，锅炉灭火。 5 某电厂热工人员不了解西门子 D E H系统 设备的硬件特l生，工作中误将系统所带的主汽压力 测点的信号线接地，导致 D E H系统故障。 一 一 从 以上列举的事件可见 ，热工保护误动主要是 由于冗余设计和配置不完善、保护逻辑不完善 、设 备因素、人为因素、系统影响等原因造成的。 2 热工保护误动的原因分析与改进措施 2 ． 1 冗余设计和配置不完善 2 ． 1 。 l 原因分析 1 D C S 系统中用于控制的 C P U处理器，如 A P ， D P U， MP U等， 或用于数据交换的系统网络， 没有进行冗余配置。当处理器或网络硬件故障时， 由于没有备用设备而导致系统停运，引起事故。 2 DC S系统带保护的输入和输出信号为单通 道、单模件，或T S I 的振动、转速、胀差为单一模 件，一旦通道或模件坏掉 ，就会造成保护误动。 3 带保护 的 C P U、机架、卡件或设备等 电 源单一。当这一 电源失去时，会导致模件或设备停 运，失去控制，造成保护误动或设备事故。 4 用于热工保护的测量或控制设备为单一配 置 ，或虽然设备保护配置为 “ 三取二”的型式 ，但 取样口、取样管路在同一个地方。当这一取样口或 管路出现泄漏时，这条管路上的所有测量信号，如 定冷水流量、润滑油压力、凝汽器真空等参数都会 同时由于泄漏的原因而导致误发。 2 ． 1 ． 2 改进措施 1 DC S系统 中用于控制的 C P U处理器 、网 络设备配置 ， 在新建机组中已经完全采用冗余配置 ， 第 1 3 卷 2 0 1 1 年第 3 期 电力 安 全 技 术 但在少数老机组中还没有实现，需要进行改造。需 要注意的是 ，即使是双 C P U的配置 ，很多 电厂也 出现了双 C P U同时停运的事件。这种情况一般是 由于 G P U 负荷太高、程序代码错误较多、厂家设 计原 因造成 的。因此 ，定期检查 C P U负荷 ，联 系 设备制造商进行系统升级、打补丁、减少错误代码 的生成是一项必须长期坚持的工作 。 2 测量和控制设备 、通道、模件 的故 障可能 是因质量问题、电子元器件寿命等造成的，是不可 防范和预测的。所以，要保证热工保护不误动，就 需要将 DC S系统所有带保护的设备都设计为 “ 三 取二”的型式。即每个带保护的信号 ， 包括取压 口、 取样管路 、测量和控制设备、信号处理 回路等，都 应该有 3个完全独立 、功 能相 同的配置 ；然后分 别将 3个信号送 至 3块相 同功 能的独立 模件 ，在 DC S系统内部进行逻辑上的 “ 三取二” 。这样配置 后，当其中的任意一个信号或其通道、模件发生故 障时 ，都不会误发保护信号。这是一个公认的、安 全 的、使用率很高的配置，值得借鉴和引用 。 3 带保护用的 C P U、机架 、卡件必须采用来 自不同地方的 2路 电源。对于直流 电源，这 2路 电 源要通过二极管使用；对于交流电源 ，不能采用通 过接触器切换的 2 路电源，因为这种切换的电源即 使时间非常短，也不能保证在切换的瞬间不失电。 同时，在 电源设计和选型时 ，要合理计算和选用 电 源的容量、裕度 ，不能过负荷 ，也不能容量过大 。 2 ． 2 保护逻辑不完善 2 ． 2 ． 1 原因分析 1 DC S系统在设计时未进行专项的保护逻辑 讨论 ，或完全抄袭 同类型机组的设计 ，或未完全理 解保护的对象、系统的变化等因素。 2 保护系统分步试运、整体试运时，未进行 或未完全进行保护传动、试验并进行记录。 3 对部分用于保护的信号未进行针对性的处 理和完善 ，导致 DC S系统不能够 防范 因设备特性 带来的故障。如，主要辅机的轴温、线圈温度保护 经常 由于接线松动、 元件损坏导致 R B或机组跳 闸。 2 ． 2 ． 2 改进措施 1 在机组设计、基建期 ，应召集设计院、调 试单位、设备制造商及本厂的热工人员进行专项的 保护逻辑讨论 ，根据设备 的特性 和要求 ，从安全、 冗余、可靠的角度，制订保护动作方案。在分步试 S 运、整体试运 中，要对每一个保护信号进行真正的 保护传动 ， 并记录、 签字。如果发生保护误动事件 ， 一 定要查清原因， 否则不能进行下一步工作 。同时， 还要建立有效的制度和长效的质量追究机制，从制 度上、责任上对工作人员进行约束，以保证保护逻 辑的严肃和可靠性。 2 加强保护定值管理 。根据 火力发 电厂安 全性评价 和热工技术监督的要求，每年第 l 季度 进行设备定值的核查工作 ，核查完毕后经总工签字 生效；定值的更改要有 申请报告和原因说明。根据 防止 电力生产重大事故的二十五项重点要求等 制度，严格执行热工保护的投退制度和程序。 3 主要辅机的轴温、线圈温度都是单独带保 护。由于这些元件不可能安装多支，无法采用 “ 三 取二”设置 ，所以经常会由于接线松动 、元件损坏 导致 RB或机组跳 闸。可 以采取如设置温度变速率 的措施。因为温度计断线或温度计损坏时，温度数 值会突升突降，因此可采用其变化率来判断。经验 值为 l 0 ℃／ s ， 如果超过这个值 ， 用 RS触发器记住 ， 闭锁保护误发。另外 ，对这些信号采用 1～ 3 S 的 滤波，也可以防止干扰或信号抖动引起的误发。 4 热电偶补偿温度信号是非常重要的，一个 补偿温度信号故障会引起一连串温度故障。某电厂 就曾发生过因为风机所在机柜的补偿温度断线故 障而导致送风机、引风机、一次风机全跳，引起 RB。这种故 障可 以采取 “ 三取二 ”保护型式并加 限制值的方法来防范。 2 ． 3 设备因素 2 ． 3 ． 1 原因分析 1 设备老化 ，稳定性差 ，性能不可靠 。如温 度测量元件使用几年后感温部分会被氧化，使测量 值偏差达几十摄 氏度 ；信号 、数据线插头的排线经 多次插拨后接触不 良；D C S系统的计算机元器件 老化 ，运行不稳定 。 2 信号线松动、短路、接地、干扰等原因导 致保护误动的事件时有发生 。一般原 因有 ，电缆老 化 、剥 电缆时不小心使 电缆受伤、电缆被水侵蚀、 长时间未检查线路未及时发现线路松动、周围有强 磁场等。 2 ． 3 ． 2 改进措施 1 加大技改力度，将需要改进、更换的设备 更换为技术成熟、可靠性高的设备。随着工业自动 一 9一 S而 电 力 安 全 技 术 第1 3 卷 2 0 1 1 年 第3 期 化的发展 ，很多新的热工设备都具有更好的性能 ， 热工专业不应为了节省投资而 “ 因小失大” ；同时 加大不可靠设备的技改力度，以提高整个热控系统 的可靠性和安全性。 2 严格执行定期检查制度 ，建立逢停必检的 检修程序。只要有机会就应对带保护的设备接线端 子进行检查 、紧固，对 电磁阀进行 阻值测量 ，对开 关进行校验 ，对设备卫生进行清扫，使设备方方面 面的工作环境一直处于 良好状态。 2 ． 4 人为 因素 2 ． 4 ． 1 原因分析 1 工作人员注意力不集 中、责任心不强。如， 在进行模拟开关量信号或模拟量参数输入时，未分 清楚或 “ l ”和 “ 0 ”选择错误 ；输错模拟量参数数 字或小数点位数等。 2 工作人员靠经验办事，违反检修程序。如 ， 在试运设备时，在炉左侧进行短接信号正常后 ，经 验性地认为右侧和左侧一样 ，不对左侧进行测量和 分析就开始短接，结果因左、右侧接线不一致，造 成强电窜入 D C S 系统，烧毁机架。 3 工作人员技术水平差，不了解作业程序。 如 ，在进行带保护的温度信号检查时，未事先退出 保护 ，就使用万用表测量 ，导致温度信号突升 ，误 跳设备。 2 ． 4 ． 2 改进措施 1 人为因素包含 了过多的不确定性，如 ，人 的思想、精神状态、性格特点等。这些因素可控性 较差 ，但也是可控的，如 ，通过班前会了解员工的 状态 ，经常和员工进行生活上的沟通 ，事先分析员 工是否适合某项工作等，可以使每名员工有效地发 挥其特长和主观能动性 。 2 加强专业技术培训。一是要给员工创造学 习和实践的机会， 提高其动手能力、 逻辑分析能力{ 二是要让每名员工养成实事求是、严谨、认真的工 作态度 ，一切工作 以制度 、检修程序为依据 ，杜绝 以 “ 创造性”思维对待制度和检修程序。 2 ． 5 系统影响 系统影响是一个宏观概念，它包含了D C S系 统 C P U、总线通讯故障、测量信号的幅射干扰等 方面的内容 。这些事件的发生几率很小 ，但后果可 能非常恶劣 ，如两侧 C P U 同时停运 、OM 画面全 部变黑 、振动信号大幅波动等。遇到这些情况时， 一 定要冷静，根据应急预案，制定好措施。某 电厂 曾经发生全部上位机 “ 死机”后 5 个多 h才恢复的 事件 ，其问机组的设备却完全保持正常运行。说 明 这种情况是可 以处理 的，但同时措施也是非常重要 的。系统影响具有不确定性、复杂性，难以控制， 但只要协调得力、措施正确，也可以将故障、损失 降到最低。 3 结束语 随着工业自动化的高速发展，发电厂的设备、 控制系统的自动化程度也越来越高 ，只要把基础工 作做好、做实，对关健部位把好关，通过科学化的 管理 ， 尽早做好防范措施 ， 将故障排除在萌芽状态 ， 热工保护误动事件是能够减少的，是可以控制的。 这对设备的寿命、电厂的经济效益、考核指标都有 着非常积极的作用 。 收稿 日期 2 0 1 O -1 0 2 1 移 e 0 8 辛 电力资讯萋 S 亡 P电 电 电 七 f ，． 陕西省电力公司提前部署春检工作 2 0 1 1 - 0 2 2 6 ，陕西省 电力公司召开陕西 电网 2 0 1 1 年上半年发供 电设备检修计划平衡会。会上对 2 0 1 1 年春检工作的有序规范开展做出了总体部署 ，为迎峰度夏和全年安全生产 目标的实现提前打好了基础。 会议首先通报了2 0 1 0 年陕西省电力公司发供电设备检修情况，介绍了2 0 1 1 年春检工作安排情况，分 组讨论了2 0 1 1 年上半年发电和电气设备的检修计划。经过充分沟通协调，基本确定了上半年发供电设备 检修计划。为此 ，会议要求各发、供 电单位要顾全大局 ，服从全网的统一安排 ，多措并举 ，确保春检计划 的落实和春检任务的顺利完成 。 来源陕西省 电力公司 2 0 1 l 一 0 3 0 4 一 一