火電廠熱工保護系統動作案例分析

張殿聰

【摘 要】熱工保護系統是保障火電廠熱力設備安全運行的重要設施。完善熱工保護系統設計方案、提高運行維護技術水平，減少火電廠熱工保護系統動作次數，對大型火電廠安全、經濟運行有著非常重要的意義。本文對某600MW等級火電廠發生的典型熱工保護系統動作案例進行分析，為同行業人員提供參考，避免類似事件的發生。

【關鍵詞】熱工保護；機組跳閘；系統優化

火電廠每次熱工保護動作，會造成機組跳閘。因熱工保護錯誤動作或運行人員操作不當導致機組跳閘，將會帶來幾十萬元以上的直接經濟損失。相關專業工程技術人員，需要熟悉熱工保護的設計原則和規范，根據現場實際情況不斷完善和優化系統；運行操作人員要盡可能熟悉系統，及時發現問題并采取正確措施，為后續的處理工作爭取更多的時間。

1 熱工保護系統簡介

火電廠熱工保護系統一般可分為主機保護和輔機保護。主機保護包括鍋爐保護系統（FSSS）、汽輪機保護（ETS）和機爐電大聯鎖。輔機保護主要指6KV輔機設備的保護系統，鍋爐側設備主要有送/引/一次風機、空氣預熱器、爐水循環泵等；機側設備主要有小汽輪機、給水泵等。

2 熱工保護系統動作案例分析

2.1 凝汽器真空低跳閘

2008年12月22日晚，運行人員發現#1機組真空大幅降低，采取各種措施均無效，22時15分，凝汽器真空達到跳閘值，機組保護跳閘。當時兩臺真空泵運行，A循環水泵運行，此種工況下發生真空低跳閘，基本上可以判斷為真空系統發生了較大的泄漏點。但機組跳閘后，經多次系統排查，均無法找到漏點。后熱控人員調出了機組跳閘前1小時DCS上所有的運行操作記錄，發現在真空開始下降之前，運行人員將鍋爐疏水箱水位控制切到自動，調節門突然全開（當時疏水箱水位在1700mm，控制系統水位設定值為900mm）。繼續對比真空值和閥門開度曲線，發現當該閥門全開后，真空逐漸下降，最終達到跳機值。隨之排查鍋爐疏水箱至汽機側之間管路，發現調節閥門前臨時外接了一路疏水管（供調試時鍋爐吹管使用）且上面的手動閥門處于打開狀態。在系統設計中，正常情況下疏水是要回流到凝汽器進行回收的，當調節閥打開后，凝汽器就與大氣直接相同，真空逐漸下降至跳機值。

分析認為：鍋爐吹管后，相關人員未恢復疏水系統管路至原有狀態（封堵管路或關閉閥門），且運行操作人員沒能及時發現真空降低與操作之間的關系，是造成本次跳機兩個相關聯的因素。

2.2 汽機振動大誤動跳閘

2009年6月16日19時59分，#1機組負荷400MW時突然跳閘，DCS跳閘首出顯示“汽輪機振動大”。檢查確認屬DCS熱工保護誤動，但無進一步可供分析的數據，只能推測為卡件質量問題。為避免再次發生保護誤動，專業人員更換了I/O板，并對機組的振動保護進行優化，在原單點保護邏輯中引入一個參考點。優化后的振動保護邏輯為：“同一軸承的X向高高（跳機值）&Y方向高（報警值）”或“同一軸承的Y向高高（跳機值）&X方向高（報警值）”或“某一軸承的高高（跳機值）&相鄰軸承的高（報警值）”。

2.3 TSI超速保護誤動跳閘

2010年5月29日，#1機組機組啟動后，在08時59分，負荷升至290MW時突發汽機TSI超速保護動作跳閘。后查明：TSI超速保護設置為“閉鎖”類型，系統將處于“閉鎖”狀態時的卡件按“Not OK”處理。機組啟動后，一塊TSI超速卡件處于超速閉鎖狀態，專業人員未能及時發現并作復位處理，在另一塊超速卡件受干擾出現“Not OK”狀態時，觸發TIS系統“三取二”保護跳閘條件。

后續處理措施如下：（1）根據廠家建議將回滯電壓由0.5伏增加到1.2伏，以增強轉速測量信號抗干擾能力；（2）將“閉鎖”設置改為“非閉鎖”；（3）原TSI系統采用非獨立表決“三取二”后共輸出兩路TSI超速信號至ETS系統進行“相或”邏輯，任一TSI超速信號都會導致汽機跳閘。現增加一路TSI超速信號至ETS系統再進行“三取二”邏輯。

2.4 EH油壓低跳閘

2011年6月5日，#2機組負荷600MW。22時15分，巡檢人員發現汽機右側高壓調節門GV3進油管路與油動機連接處向外噴油，管路振動大。1分鐘后GV3進油螺母和絲口脫開，因無法恢復管路連接，大量EH油泄漏，系統“EH油壓低”保護動作觸發汽機跳閘。

分析認為，該汽輪機共有4個GV調門。在順序閥控制方式下，基本上由GV3承擔著一次調頻的調節任務，調節頻率大。調節過程中電液伺服閥的頻繁動作引起EH油系統管路振動，長期受此振動影響，GV3油動機油接頭出現滲油、松脫。在本次事件中，如果能夠及早退出一次調頻和AGC控制，將機組穩定在某一個負荷點，將大大減緩EH油管路振動，為后續補救工作贏得時間，避免跳機。

2.5 發電機斷水保護誤動跳閘

2011年6月14日，#1機組負荷600MW。08時43分，空調系統冷水機組全部跳閘，08時56分，#1機組DCS來“PCU35M05有IO模件故障”報警，該柜控制的發電機定子冷卻水、開式循環冷卻水、閉式循環冷卻水等系統畫面監測參數顯示異常。09時19分，#1機組發電機因斷水保護動作跳閘。

分析認為：（1）基建期間，廠內通風與制冷設備在總體設計上沒有統一協調，考慮不周，把關不嚴，存在較大缺陷；（2）事發當天室外空氣濕度非常大，在冷水機組跳閘后又沒有關閉空調風機的情況下，大量濕空氣通過新風管道被送入電子間，致使室內濕度迅速增大（至97%），從而引發DCS35號柜模件誤發發電機斷水保護信號，機爐電大聯鎖保護動作跳發電機；（3）運行人員如果及時采取措施，關閉電子間新/排風口調節擋板，可以為后續補救工作贏得時間；（4）應在電子間內增加柜式空調，可以在原有空調系統故障或出力不足時，起到除濕及降溫作用。

2.6 MEH柜模件重啟導致小汽輪機不出力，鍋爐給水流量低跳閘

2015年4月15日，#1機組600MW時突發給水流量低跳閘。后查明該事故屬ABB公司DCS系統典型的PFI故障問題。負責小汽輪機控制的MEH機柜誤發PFI故障，模件重啟，小汽輪機轉速控制指令歸零，鍋爐失去給水，最后給水流量低保護動作。在后續工作中，按ABB公司的方案，屏蔽了所有機柜的PFI信號。

3 結語

該廠投產以來的典型熱工保護動作中，與熱工保護系統設計、設備質量相關的有三次，分別是“汽機振動大跳閘”、“MEH柜模件重啟導致小汽輪機不出力，鍋爐給水流量低跳閘”和“TSI超速保護誤動跳閘”，事故后分別對軟硬件系統作了完善、改進。與操作補救措施不到位有關的有三次，分別是“凝汽器真空低跳閘”、“EH油壓低跳閘”和“發電機斷水保護誤動跳閘”。目前，新建電廠都推行運行操作員全能值班制度，人員數量較少，很難掌握全廠所有系統，在沒有事故預案的情況下，短時間內應對突發事件有很大的難度。借助網絡文獻，認真研究國內各類事故原因，結合本廠實際情況逐步建立各種事故預案，對減少熱工保護動作次數有著非常重要的意義。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]