龐 忠 肖 雷 陳奉智 倪浩翔

（聯(lián)泓新材料科技股份有限公司）

0 引言

某公司空分裝置原料空壓機(jī)選用長(zhǎng)沙賽爾空壓機(jī)，電動(dòng)機(jī)選用南陽防爆集團(tuán)股份有限公司YKS630－2型4500kW 10kV電動(dòng)機(jī)，高壓柜選用上海歐通電氣有限公司8BK20柜型，電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置選用西門子7SJ6831－5EW21－3HEO型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置和7SJ6001－5EA00－0DAO型差動(dòng)保護(hù)裝置。由于原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)功率較大，采用降壓起動(dòng)方式，降壓起動(dòng)裝置選用長(zhǎng)沙奧拓QB－H10／5000型軟起動(dòng)器。2014年，在原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)安裝、調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)回路有多處問題，該公司技術(shù)人員認(rèn)真對(duì)原料空壓機(jī)存在的問題組織分析討論并對(duì)制定整改措施。

1 電動(dòng)機(jī)停車回路串入聯(lián)機(jī)旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)

1.1 發(fā)現(xiàn)問題

高壓電動(dòng)機(jī)停止按鈕與聯(lián)機(jī)旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)串聯(lián)，通過切換機(jī)旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)在相應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)輔機(jī)盤停止電動(dòng)機(jī)和DCS控制室停止電動(dòng)機(jī)，見圖1。

圖1 電動(dòng)機(jī)停車回路串入轉(zhuǎn)換開關(guān)

1.2 原因分析

如果機(jī)旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)切至左45°機(jī)旁位置，控制室DCS無法停止電動(dòng)機(jī)；如果把轉(zhuǎn)換開關(guān)切至右45°儀表位置，現(xiàn)場(chǎng)無法停止電動(dòng)機(jī)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電動(dòng)機(jī)停止按鈕不宜經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，停車回路在滿足控制要求的條件下越簡(jiǎn)單越可靠，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)在任何情況下現(xiàn)場(chǎng)和儀表DCS的停車功能，所以停車回路串聯(lián)的機(jī)旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)予以取消。

1.3 整改措施

現(xiàn)場(chǎng)操作柱停止按鈕53＃線、儀表停止信號(hào)55＃線直接接至1＃正電源線，不再經(jīng)過機(jī)旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作柱和儀表DCS兩地任何情況下都能停止電動(dòng)機(jī)，見圖2。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)停止按及DCS停止信號(hào)直接接1＃線

2 起動(dòng)柜缺少電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)一次供電系統(tǒng)圖，見圖3。

2.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機(jī)起動(dòng)過程電動(dòng)機(jī)由起動(dòng)電源柜1QF閉合供電，起動(dòng)結(jié)束轉(zhuǎn)后由運(yùn)行柜QF斷路器閉合供電，起動(dòng)柜1QF斷路器斷開。檢查發(fā)現(xiàn)原料空壓機(jī)10kV運(yùn)行柜安裝1臺(tái)7SJ6831－5EW21－3HEO型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，10kV起動(dòng)柜沒有安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。由于10kV起動(dòng)柜沒有安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，原料空壓機(jī)起動(dòng)過程中4500kW的電動(dòng)機(jī)處于無電動(dòng)機(jī)保護(hù)狀態(tài)運(yùn)行。

2.2 原因分析

原料空壓機(jī)10kV起動(dòng)柜沒有安裝電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，如果在原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中1QF斷路器下口發(fā)生短路事故，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域變四I段進(jìn)線開關(guān)保護(hù)跳閘，造成區(qū)域變四I端母線斷電，原料空壓機(jī)電氣故障會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，影響供電系統(tǒng)安全。

2.3 整改措施

匯報(bào)部門領(lǐng)導(dǎo)，協(xié)調(diào)工程公司出設(shè)計(jì)變更原料空壓機(jī)起動(dòng)柜，增加7SJ6831－5EW21－3HEO電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置；完善起動(dòng)柜保護(hù)回路二次接線；整定起動(dòng)柜電動(dòng)機(jī)保護(hù)定值；對(duì)起動(dòng)柜電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置按定值單進(jìn)行保護(hù)定值校驗(yàn)并校驗(yàn)合格。

通過起動(dòng)柜新增電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，消除了原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中無保護(hù)的缺陷，避免了原料空壓機(jī)起動(dòng)過程1QF斷路器下口發(fā)生短路故障時(shí)區(qū)域變四I段進(jìn)線開關(guān)越級(jí)跳閘事故。

3 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程差動(dòng)保護(hù)未投入

3.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)選用西門子7SJ6001－5EA00－0DAO差動(dòng)保護(hù)裝置，差動(dòng)保護(hù)電流互感器安裝在電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)，差動(dòng)保護(hù)裝置安裝在運(yùn)行柜上。差動(dòng)保護(hù)裝置故障輸出常開接點(diǎn)接入運(yùn)行柜保護(hù)回路，差動(dòng)保護(hù)故障輸出常開接點(diǎn)沒有接入起動(dòng)柜保護(hù)回路，起動(dòng)柜保護(hù)回路沒有接入差動(dòng)保護(hù)。

3.2 原因分析

原料空壓機(jī)起動(dòng)柜保護(hù)回路沒有接入差動(dòng)保護(hù)裝置故障輸出接點(diǎn)，如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中出現(xiàn)繞組匝間短路故障，這時(shí)差動(dòng)保護(hù)裝置無法實(shí)現(xiàn)對(duì)1QF起動(dòng)柜斷路器分閘。電動(dòng)機(jī)在匝間短路的情況下繼續(xù)運(yùn)行，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的匝間短路故障進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)影響進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.3 整改措施

將原料空壓機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置差動(dòng)故障備用輸出常開接點(diǎn)15、16與起動(dòng)柜電動(dòng)機(jī)保護(hù)跳閘接點(diǎn)并聯(lián)（見圖4），實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中繞組匝間短路故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)可靠動(dòng)作，斷開起動(dòng)柜斷路器1QF，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中繞組匝間短路保護(hù)。

圖4 差動(dòng)保護(hù)裝置常開接點(diǎn)并入起動(dòng)柜保護(hù)跳閘回路

4 自平衡差動(dòng)保護(hù)電流互變比大，輸出容量小

4.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)隨機(jī)到貨差動(dòng)保護(hù)電流互感器變比為50／5，差動(dòng)電流互感器設(shè)計(jì)變比為50／1。差動(dòng)保護(hù)裝置輸入變比為50／1，不能修改為50／5，差動(dòng)電流互感器變比與差動(dòng)保護(hù)裝置輸入變比不匹配。

工程公司提供原料空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)定值單：一次差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流值15A，二次差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流值0.3A。差動(dòng)電流互感器設(shè)計(jì)變比50／1，實(shí)際到貨50／5，二次輸出電流較設(shè)計(jì)增大5倍，在無法改變差動(dòng)電流互感器變比的情況下實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，只能通過把差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值由0.3A同比例擴(kuò)大5倍，改為1.5A實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。在高壓柜保護(hù)試驗(yàn)端子做差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)動(dòng)作正常，但是在差動(dòng)電流互感器一次側(cè)模擬真實(shí)差動(dòng)保護(hù)電流時(shí)發(fā)現(xiàn)如下：

1）微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)儀器輸入差動(dòng)保護(hù)一次電流15A，差動(dòng)保護(hù)一次值顯示75A，二次電流1.5A，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳運(yùn)行柜及起動(dòng)柜。

2）微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)儀器輸入差動(dòng)保護(hù)一次電流18A，差動(dòng)保護(hù)一次值顯示75A，二次值1.5A，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳運(yùn)行柜及起動(dòng)柜。

3）微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)儀器輸入差動(dòng)保護(hù)一次電流28A，差動(dòng)保護(hù)一次值顯示75A，二次值1.5A，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳運(yùn)行柜及起動(dòng)柜。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，差動(dòng)電流互感器一次電流值增加時(shí)，二次電流值不增加。

4.2 原因分析

通過在電動(dòng)機(jī)差動(dòng)電流互感器一次側(cè)輸入電流模擬電動(dòng)機(jī)匝間短路故障電流過程發(fā)現(xiàn)，當(dāng)達(dá)到一定故障電流后，一次側(cè)電流值增加，二次側(cè)電流沒有隨著一次側(cè)電流值增加。檢查發(fā)現(xiàn)差動(dòng)電流互感器輸出容量5VA，隨著輸入電流增加電流互感器逐漸飽和，所以二次輸出電流不再增加。

4.3 整改措施

通過公司協(xié)調(diào)工程公司重新提報(bào)差動(dòng)電流互感器，將差動(dòng)電流互感器變比50／5更換為50／1，電流互感器輸出容量由5VA增加為10VA。重新采購電流互感器到貨后進(jìn)行更換，在差動(dòng)電流互感器一次側(cè)通差動(dòng)保護(hù)電流試驗(yàn)正常。

5 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程DCS顯示無運(yùn)行信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行指示紅燈不亮

5.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機(jī)起動(dòng)過程，DCS顯示無運(yùn)行信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈不亮。原料空壓機(jī)起動(dòng)過程結(jié)束，轉(zhuǎn)動(dòng)正常運(yùn)行狀態(tài)后DCS顯示運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行紅燈亮，運(yùn)行信號(hào)顯示正常。

5.2 原因分析

查看圖紙發(fā)現(xiàn)控制現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈及DCS的信號(hào)來自運(yùn)行柜QF斷路器輔助觸點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中運(yùn)行柜斷路器QF處于分閘狀態(tài)，運(yùn)行柜QF斷路器輔助觸點(diǎn)沒有閉合，現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈及DCS沒有收到運(yùn)行信號(hào)，所以原料空壓機(jī)起動(dòng)過程中現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈不亮（見圖5）、DCS顯示無運(yùn)行信號(hào)。

圖5 運(yùn)行柜QF斷路器輔助觸點(diǎn)控制現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示燈

5.3 處理措施

將原料空壓機(jī)起動(dòng)柜斷路器1QF輔助開關(guān)兩對(duì)備用常開干觸點(diǎn)，分別與運(yùn)行柜QF去DCS運(yùn)行信號(hào)、去現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈常開輔助觸點(diǎn)并聯(lián)（見圖6），解決原料空壓機(jī)起動(dòng)過程現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈不亮及DCS沒有運(yùn)行信號(hào)的問題。

圖6 起動(dòng)柜斷路器輔助觸點(diǎn)控制現(xiàn)場(chǎng)紅色運(yùn)行指示信號(hào)燈

6 結(jié)束語

1）高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)回路停止按鈕應(yīng)直接接正電源1＃線，不要經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)，確保高壓電動(dòng)機(jī)控制分閘回路直接、可靠。

2）電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制回路要確保起動(dòng)過程及正常運(yùn)行狀態(tài)都有完善、可靠的保護(hù)裝置，避免出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程無保護(hù)運(yùn)行。

3）差動(dòng)電流互感器以及零序電流互感器一次電流較小的保護(hù)回路，宜在一次側(cè)通入試驗(yàn)電流進(jìn)行試驗(yàn)。在電流互感器一次側(cè)加入試驗(yàn)電流，除了可以檢查二次回路接線是否正確，保護(hù)定值動(dòng)作是否可靠外，還能檢查出電流互感器容量是否滿足實(shí)際需要。

總之電動(dòng)機(jī)試車前及試車中要認(rèn)真跟蹤檢查電氣設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)認(rèn)真分析原因并制定整改措施，確保電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)回路的完善、可靠，避免電動(dòng)機(jī)在控制保護(hù)回路存在設(shè)計(jì)缺陷的情況下運(yùn)行，以免造成電氣事故。