大型單元機組特點是爐、機、電在生產中組成一個有機整體，機爐大聯鎖一般都是機跳電、電跳機、機跳爐、爐跳機，爐和電通過機來實現。任意一個環節出現問題將會影響整個機組的安全運行，嚴重的故障可能導致機組停機，甚至危及設備和人身安全。

火力發電廠有著兩個重要保護系統，分別為發變組保護系統和ETS汽輪機跳閘保護系統，分屬繼電保護專業和熱工專業。發變組保護為保護發電機和主變設備，ETS系統為保護汽輪機設備，兩個系統看似相互獨立，但實質之間存在相互配合與聯動關系。

發變組保護根據采集TA(電流互感器文字符號)、TV(電壓互感器文字符號)轉變的二次值，從而判斷所有保護設備是否存在故障主保護。其中，主保護有：發電機差動保護、發電機縱向零序電壓匝間保護、主變差動保護、廠變差動保護、過電壓保護、低電壓保護、發電機定子接地保護、頻率保護、失步保護、失磁保護、發電機逆功率保護、過激磁保護、程序逆功率保護、定子過負荷保護、發電機負序過負荷保護、復合電壓啟動過流保護、啟停機保護、誤上電保護、主變零序電流保護、變壓器阻抗保護、廠高變復合電壓過流保護，以及TV斷線和TA斷線保護。其它保護：斷路器失靈啟動，非全相運行保護；非電量保護：回路出口與電氣量保護完全獨立。



ETS汽輪機緊急跳閘系統根據現場傳感器、變送器等檢測設備通過邏輯判斷從而判斷所保護設備是否存在故障。ETS汽輪機緊急跳閘系統是為大型發電機組的運行配備的安全可靠的保護裝置，當存在某種可導致機組損害的危險情況時，該裝置能使汽輪機自動遮斷，保護機組的安全。ETS對汽輪機保護項目有：超速1停機、超速2停機、超速3停機；軸向位移大停機1；軸向位移大停機2；振動大停機；潤滑油壓低停機(3取2)；真空低停機(3取2)；軸承回油溫度高停機；軸承軸瓦溫度高停機；發電機保護動作；DEH保護；主汽門關閉；發電機脫網。


圖1 修改前發變組電跳機邏輯圖

根據各自特點，造成兩個保護系統自身保護設備范圍不一樣，但是當某設備出現問題時不進行配合動作，將影響電廠整體的安全穩定運行，所以兩者之間必然存在著聯系與相互配合。

1、現場系統介紹及邏輯修改
內蒙古國華準格爾發電有限責任公司發電機容量為330MW，汽輪機為北京重型電機廠生產，型號為NC330-17.75/0.4/540/540。型式：單軸、三缸、亞臨界、中間一次再熱、雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機。轉子轉向：自汽輪機向發電機看為逆時針方向。主蒸汽壓力17.75MPa，主蒸汽溫度540℃，回熱抽汽級數7級，機械超速動作轉速3330r/min～3360r/min。繼電保護專業發變組保護使用國電南京自動化股份有限公司的發電機變壓器組保護裝置雙套保護裝置，配備的發電機、變壓器自身的電量和非電量保護適用于容量1200MW及以下，電壓等級1000kV及以下的各種容量各種接線方式的汽輪機組、燃氣輪機組、核電機組，及水輪機組的發電機變壓器組保護，并滿足電廠電氣監控自動化系統的要求。熱工專業ETS系統使用新華系統裝置實現汽輪機保護功能。兩保護系統之間在聯系上可分為3種，分別為“電跳機”“機跳電”“直跳保護”。

機組可靠性是發電企業效益的最基本保證，“降非停”也是各大發電集團常抓不懈的一項長期的重要工作，而提高熱工設備可靠性是提高機組可靠性，實現“降非停”目標的重要保證。近期公司內部發生一起1A引風機RB誤動作事件，公司組織各廠對單點保護治理的結果進行了摸底，同時組織召開了“國華RB邏輯及重要輔機狀態邏輯專題會”，對觸發“輔機故障降出力”的重要測點進行盤點，檢查整改機組大聯鎖中的單點保護。《2023版二十五項反措》明確規定：“所有重要的主、輔機保護都應采用“3取2”的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統原因測點數量不夠，應有防保護誤動措施。”本文對典型的點跳機單點防誤動邏輯進行分析，并提出進一步的優化建議。

1.1 電跳機
“電跳機”實質：發電機或主變壓器故障造成出口斷路器跳閘，通過DCS系統跳開汽輪機，進而實現鍋爐的MFT。當發變組任一個電氣量或非電氣量保護動作后，需發送“電氣保護動作”信號量送至DCS系統，DCS系統的ETS經邏輯判斷后關閉汽輪機主汽門。

動作邏輯：發變組保護通常由兩個電氣量保護柜(保護A柜、保護B柜)和一個非電氣量柜(保護C柜)組成。各個保護柜經設定出口矩陣，將需要動作出口關閉汽輪機主汽門閥的保護匯集，通過出口壓板送至DCS系統。將保護A柜、保護B柜、保護C柜各取一路并聯送入ETS系統的DI板件內，ETS系統動作后出口關閉汽輪機主汽門。

邏輯關系如圖1。

1.2 電跳機邏輯存在的不足
由圖1可以看出，電跳機邏輯采用單點保護就可以驅動，回路可靠性低，使運行中跳機風險大大增加。國內某電廠由于電纜抗干擾措施不到位，電纜外皮破損，信號誤發，“電跳機”動作，導致汽輪機主汽門關閉的非停事件發生，造成機組非停。

對于電跳機回路來說，發變組保護A、B、C柜，任意一個柜子的邏輯或回路存在異常、誤動，都可能導致機組的非停事件。

由于DCS軟/硬件故障、熱控元件單點故障，電纜接線短路、斷路、虛接，電源故障、繼電器觸點故障，人為因素或設計安裝存在缺陷等各類原因，熱工保護會發生誤動或拒動的事件。這些情況輕則造成機組快速降負荷，重則會直接導致停機，給企業帶來不同程度的經濟損失。

1.3 改進后的電跳機邏輯
通過核對檢查發變組保護跳閘矩陣，修改發變組保護跳閘邏輯出口，將發變組A、B、C柜原保護跳閘邏輯出口跳閘矩陣中，關主汽門節點修改為關主汽門1，將A、B柜減出力、汽機甩負荷的備用壓板修改為關主汽門2、關主汽門3，將C柜2個備用壓板修改為關主汽門2、關主汽門3，保護跳閘邏輯出口節點修改相應的跳閘矩陣，并進行靜態的試驗傳動及跳閘出口測試工作。當機組發生故障，需執行電跳機邏輯時，發變組A、B、C柜相應保護動作出口，柜內關主汽門1、關主汽門2、關主汽門3，保護跳閘邏輯出口節點閉合，給熱工專業ETS系統(汽輪機跳閘保護系統)發關主汽門指令，關閉自動主汽門1(ETS動作1)、關閉自動主汽門2(ETS動作2)、關閉自動主汽門3(ETS動作3)。


圖2 修改后電跳機邏輯圖

核對跳閘矩陣，對應圖紙上增加發變組保護跳閘節點，敷設電纜，發變組A、B、C柜在原有一個關主汽門節點的基礎上(通過硬線實現節點)，各增加2個關主汽門節點，采用發變組保護A柜，關主氣門1并聯發變組保護B柜，關主汽門1并聯發變組保護非電量柜，關主汽門1，從并連接點發變組保護A柜出去一個接點去熱控ETS柜實現主汽門關閉；同理，發變組保護A柜，關主氣門2并聯發變組保護B柜，關主汽門2并聯發變組保護非電量C柜，關主汽門2，從并連接點發變組保護B柜出去一個接點去熱控ETS柜，實現主汽門關閉；同理，發變組保護A柜關主氣門3并聯發變組保護B柜，關主汽門3并聯發變組保護非電量C柜，關主汽門3，從并連接點發變組保護C柜出去一個接點去熱控ETS柜實現主汽門關閉，獨立的3個點去熱工ETS后實現3取2功能，即3套保護中，任意一套保護的兩個節點動作，裝置才能動作；任意一個節點動作，不會導致關主汽門動作，保證動作的可靠性。

修改后邏輯關系如圖2。

1.4 發變組邏輯修改中需要注意的問題
核對發變組保護裝置現有電跳機邏輯及圖紙，咨詢設備廠家相關技術資料，編制可行性研究方案，召開專業組專題會議，制定發變組邏輯修改方案。根據現場實際情況編制、審核《發變組電跳機邏輯修改三措》；按照檢修計劃，填報審核設備變更。

跳閘邏輯修改最好在機組檢修狀態下進行，在機組停備檢修后，先進行電纜敷設，防干擾措施等前期準備工作。

打印保護相關定值、版本及各項參數，讓廠家將原跳閘邏輯進行備份，并將系統參數進行記錄和比對，確保參數設置的一致性。

修改前，根據圖紙及設備實際情況，增加跳閘接點備用通道。增加時，注意跳閘接點應為不保持接點。

邏輯修改前，核對好各項安全措施，斷開相應保護電源。保護裝置上電期間，絕對禁止帶電插拔卡件，退出保護柜A、B、C柜保護出口壓板，保護功能壓板，確保在修改邏輯時不發生誤跳機組出口開關的誤操作(即使機組在檢修狀態，500kV，3/2接線升壓站仍是合環運行狀態)。

修改后的跳閘邏輯需要將所有邏輯與原邏輯及修改方案進行對比，并對修改后的邏輯所涉及的保護進行全部校驗，使用萬用表對所涉及保護的出口方式，逐一測量，確保出口方式正確。由于廠家系統新舊版本的原因，個別邏輯可能存在細微差別，需要按電廠實際情況進行邏輯配置，確保跳閘邏輯準確無誤。

上述工作完成后，利用機組啟機前機、爐、電大聯鎖試驗，進行實際傳動，確保整個邏輯及回路正確無誤。

所有工作結束后，根據現場實際接線情況，修改發變組保護裝置圖紙，并進行審批，留檔保存。

控制電纜的選取宜用鎧裝帶屏蔽、阻燃電纜，敷設電纜時與動力電纜分層進行鋪設，遠離動力電纜，避免電磁干擾。3組信號電纜分別鋪設和接取，不合用一根控制電纜。金屬屏蔽與屏蔽層接地，電磁干擾較大時，宜采用二點接地；而靜電感應的干擾較大時，則采用一點接地；選擇二點接地時還應考慮在暫態電流的作用下，屏蔽不會被燒毀。

1.5 修改后邏輯及回路的傳動與驗證
電跳機邏輯傳動試驗條件：
①機組本實驗相關的檢修工作全部結束，試驗前發電機出口開關、滅磁開關分合閘實驗正常，DCS、ETS發變組保護等相關控制系統已全部具備投入條件，汽機主汽門開啟和關閉正常，鍋爐MFT實驗正常，鍋爐具備吹掃條件；
②汽輪機油質合格，EH油泵、潤滑油泵、排煙風機運行正常；
③汽機具備掛閘條件，鍋爐MFT復位；
④發電機-變壓器組出口隔離開關必須在斷開位置，發變組保護正常投入。

在進行機組大聯鎖試驗時，聯系運行人員，將機組汽輪機主汽門打開，投入發變組A柜發電機差動保護及其功能壓板，投入發變組A柜出口壓板關主汽門1、關主汽門2，其余跳閘出口的連片應打開，或者利用發變組保護C柜發電機斷水保護也可以進行。

利用發電機斷水保護進行邏輯的驗證。試驗前，投入發電機保護屏內的熱工保護，鍋爐MFT信號進行復位，汽機掛閘，檢查汽機高低旁應處于關閉，確定發電機出口刀閘在斷開位置。在遠方進行操作，對勵磁系統進行起勵操作，合上滅磁開關，合上發變組出口開關，投入GCB聯跳汽機保護壓板。在發變組保護C柜，投入發電機斷水保護壓板，退出定冷水泵熱工聯鎖邏輯，直接打停運行中的定冷泵，計時大約30s。發電機定子冷卻水出口流量低報警，發電機出口開關跳閘，汽輪機跳閘，鍋爐MFT。

通知運行人員傳動工作準備完畢，經運行值長同意后，利用發變組出口傳動功能，對電跳機邏輯進行實際出口傳動，驗證電跳機3取2出口邏輯的正確性。聯系運行人員，將機組汽輪機主汽門打開，投入發變組A柜發電機差動保護及功能壓板，投入發變組A柜出口壓板關主汽門1、關主汽門3，通知運行人員傳動工作準備完畢，經運行值長同意后，利用發變組出口傳動功能，對電跳機邏輯進行實際出口傳動，驗證電跳機三取二出口邏輯的正確性。

聯系運行人員，將機組汽輪機主汽門打開，投入發變組A柜發電機差動保護及功能壓板，投入發變組A柜出口壓板關主汽門2、關主汽門3，通知運行人員傳動工作準備完畢。經運行值長同意后，利用發變組出口傳動功能，對電跳機邏輯進行實際出口傳動，驗證電跳機3取2出口邏輯的正確性。

通過上述發變組電跳機實際出口傳動，更準確地驗證電跳機3取2出口邏輯的正確性。

2、結束語
本文主要介紹了火電廠繼電保護和熱工電跳機邏輯及回路的優化，作為主機保護中重要的一環，提出了在優化過程中需要注意的一些防止邏輯修改錯誤的一些措施，各個邏輯分析很透徹，并對修改后的回路進行傳動試驗。經過傳動試驗，驗證了邏輯及回路的正確性及可靠性，從而使電氣發變組保護和熱控ETS更好地配合，在故障和異常運行時及時動作，提升主保護動作的可靠性，從而起到保護設備的作用。除此之外，改造優化方案經濟、適用，優化方案相對簡單、適用，作為現場改造工作的指導方案值得推廣，也為電廠中重要的單點保護的邏輯優化提供了借鑒與參考。

作者：王偉、屈佳賓