(上海市電力試驗研究所，上海 200437)

　　〔摘 要〕 介紹了2001年度上海電網熱控保護系統的可靠性情況，造成各次保護誤動作的原因，提出了提高熱控保護系統可靠性的建議。

　　〔關鍵詞〕 熱控保護；可靠性；建議

1 上海電網熱控保護系統可靠性概況

　　上海電網目前共有100～600 MW機組33臺以及早期投產中小機組若干臺，總裝機容量約9 500 MW。2001年上海電網共發生熱控保護動作56次，正確動作41次，誤動15次，動作準確率73.2%。

　　15次誤動中，軟、硬件故障造成保護動作9次。其中狀態電源開關跳閘引起動作1次，軸承振動保護前置放大器故障和Simadyn-D電源模塊故障引起動作各2次，DPU板子故障引起動作1次，BMS控制卡燒壞及BMS輸入端子板熔絲爆斷各引起動作1次，組態軟件出錯引起動作1次。

　　因熱控一次測量元件故障造成保護動作6次。其中前置泵出口壓力一次測量元件故障引起動作1次，汽機“油箱油位低”測量元件誤發信號引起動作1次，引風機執行機構故障引起動作1次，控制用氣源帶水導致給水調門誤動引起動作1次，軸承金屬溫度保護系統誤發“汽機軸承金屬溫度高”動作1次，小機Moog閥結合面大量向外噴油導致EH油壓低引起動作1次。

2 提高熱控保護系統可靠性的建議

　　如何提高保護系統可靠性是一項十分重要的工作，　下面筆者結合熱控技術監督工作實踐，談一些看法。

2.1 一般考慮

　　設置熱控保護系統的目的是要把來自系統設備的各種故障和擾動的嚴重性和范圍以及對系統設備的可能損害程度減少到最低，因此：

　　(1) 保護系統的設置必須避免同一元件用于2套裝置，以便減少由于單一事故使2套裝置同時失效的可能性；

　　(2) 保護系統中采用的元器件應保證質量，以便確保保護系統的可靠性；

　　(3) 保護系統的設置應使元器件故障或誤動的可能性減到最小，這種可能性是由于電氣暫態、電磁干擾、振動、沖擊和溫度等外界影響所產生的；

　　(4) 保護系統的布置應仔細，以最大限度地減少人為過失造成誤動作的可能性；

　　(5) 當有意識地延長故障切除時間時，要仔細考慮：

　　① 對系統、設備穩定運行的影響或減少穩定的裕度；

　　② 可能引起或增加損壞設備程度以及由此而延長檢修時間及停運時間。

　　要仔細評估誤動所造成的經濟損失。對那些會嚴重影響設備安全的保護功能，應以提高可靠性為主進行整改。而對安全運行影響不大且技術經濟性較差的保護功能經反復論證后可以考慮改為報警或予以取消。

2.2 保持系統簡單

　　“越簡單就越可靠”，這是可靠性工程最重要的定理。因此提高熱控保護系統可靠性的步驟之一是在滿足設備安全要求的基礎上盡可能地使系統及其電路簡化，這樣可以有效地減少所用的元器件數，減少故障隱患。不管各部件或元器件的可靠度有多高，數量一多，系統的可靠性就會有所下降。因為，電子元件都有一個使用壽命和偶發故障概率問題，在滿足系統功能要求的前提下，要盡可能保持系統簡單，不必要的部件及多余的復雜結構，只能增加系統的故障概率。

2.3 采用成熟的技術和標準化元器件

　　“成熟就穩定”，這是可靠性的又一重要定理。眾所周知，電子元器件是構成控制系統的基礎，沒有可靠的元器件，再完善的設計，也難以使系統和設備達到預定的目標。因此，要盡量采用成熟的技術和標準化元器件。這樣做雖然犧牲了若干先進性，但使可靠性有了保證。這是因為越是復雜的電路設備，對外界干擾越敏感，　需要采取的防范措施越嚴格、仔細。為此要盡可能掌握各種元器件的失效機理和失效模式，了解其可靠性數據，這有利于日后快速進行失效機理分析，把握元器件選用尺度，為改進設計提供依據，以便及早采取相應的防范措施，不斷提高保護系統的可靠性。

2.4 嚴格控制電子室的環境條件

　　環境條件包括溫度、濕度、潔凈度、振動及電磁干擾等。同一設備，在不同的工作環境下，具有不同可靠性。條件惡劣，設備就容易發生故障或失效。如電阻、電容當溫度每升高10℃，失效率約增加1倍。　因此，一定要按照規程要求嚴格控制電子室、控制室內的環境條件，禁止無關人員的隨意出入。這樣既可延長電子設備的使用壽命，又能提高系統的工作可靠性。

2.5 定期維護，提高接插件的可靠性

　　接插件是控制信號連接的重要器件，使用適當不僅連接牢固且操作方便、安全可靠，但選用不當或時間一長會出現諸如接觸不良、脫落、銹蝕等問題。尤其在振動較大的地方，可能使插頭和插座之間產生相對運動，與其它環境應力相結合可能引起磨損腐蝕，從而出現磨損碎片，并使接觸電阻產生相當大的變化。因此，要盡可能不使用插頭、插座式連接方式，在必須使用接插件的地方應注意：

　　(1) 能用多芯插頭時，堅決不用少芯插頭；

　　(2) 為了防止松動，應盡量采用自鎖式結構，而不用金屬絲系結；

　　(3) 必須選用有定向的接插件，并用伸長的導向環防止損壞插腳；

　　(4) 必須定期檢查和維護；

2.6 使用降額技術，提高系統安全系數

　　使用降額技術可進一步提高元器件和系統的可靠性，降額可通過降低應力或提高元器件強度來實現。實驗證明大部分電子元器件的失效率隨溫度或應力的變化而變化，當施加的溫度或應力越高，元器件失效率就越高。電阻器不能以其額定功率值工作，而應在其額定值的50%～70%倍范圍內工作。　但也不能把降額設計得過低以至于使可靠的元器件不能有效地工作，最佳的降額應選擇在應力與溫度曲線的某點上，在這一點上，可以看出溫度或應力稍有增加，失效率便迅速增加。　同樣對DCS的高速公路、DPU及有關卡件也應該嚴格控制其負荷率，否則一旦遇到機組異常狀態時，　由于需要處理的信息量突然劇增而造成信息出錯或堵塞。

2.7 嚴格執行規程制度

　　目前實施的標準、規程具有足夠的效率，如能嚴格執行，可以避免絕大多數的事故。對重要設備，特別是保護用元器件、設備，一定要按規程要求進行周期性測試，　建立設備故障、測試數據庫。

2.8 普及可靠性知識和分析方法

　　可靠性技術在電子電路和控制系統故障分析中應用十分廣泛，但在火電廠控制系統的故障分析中應用十分有限，其主要原因是缺少這方面的專業人員。事實上許多按常識看起來是經常發生的故障，如果讓熟悉可靠性的技術人員一看，不少是致命性的潛在故障。另外有些原因不明的故障，利用可靠性技術中的故障樹分析法(FAT)去探索系統發生故障的原因，能快速查明哪些元器件是故障源。　其次，如果已知各零部件的失效率，還可計算出系統的MTBF值。各元器件的失效率數據可從有關可靠性手冊及資料中查到，這些數據對于系統可靠性分析和計算、元器件的選用以及系統的維修決策具有很大的實用指導意義。

2.9 嚴格把好熱控設備檢修質量關

　　維修活動也可能降低系統的固有可靠性。研究表明，由于頻繁的保養性維修或粗劣地進行修復性維修(例如裝配失誤)所帶來的過多裝卸會使系統的可靠性降低。系統設計的發展趨勢是要減少性能調整或為驗收所做的連續測試，大量采用數字電路來代替模擬電路，采用更多的機內檢測設備和采用容錯電路，可以使易修性(能提高系統的可靠性)大為改觀，也可節省維修費用。盡管有了這些措施，但維修人員仍然是造成可靠性降低的主要原因。因此，要仔細評價與鑒定那些技術水平低、待遇差或獎勵少的維修人員可能造成的對系統可靠性退化的影響，同時要仔細評估檢修過程中軟、硬件的增加或變化可能產生的影響。對重要保護系統的檢修，驗收人員要親自看到檢修過程或試驗進行情況，確保修后的設備恢復到設計時的性能指標。