10kV擠壓機(jī)微機(jī)保護(hù)下的故障分析及處理

【摘要】現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)中，尤其是聚乙烯和聚丙烯裝置，生產(chǎn)能力高達(dá)年產(chǎn)幾十萬(wàn)噸，這就對(duì)裝置的擠壓造粒系統(tǒng)有較高的要求，但是在擠壓系統(tǒng)中可能會(huì)因?yàn)槟撑_(tái)電動(dòng)機(jī)的故障停機(jī)，而導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的聯(lián)鎖停工，尤其是核心設(shè)備擠壓機(jī)，為滿足要求，電動(dòng)機(jī)配置在10000千瓦左右，額定電壓10kV，相應(yīng)其電氣保護(hù)系統(tǒng)也相對(duì)全面，以滿足生產(chǎn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的高要求。

【關(guān)鍵詞】故障點(diǎn);電纜;電容器;擠壓機(jī);保護(hù)

1.擠壓機(jī)保護(hù)系統(tǒng)

10kV擠壓機(jī)有一套完整的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，在電氣控制中起保護(hù)功能的核心單元為綜合保護(hù)繼電器，采集電壓及電流信號(hào)，通過內(nèi)部的邏輯編程及整定值設(shè)置，實(shí)現(xiàn)擠壓機(jī)的熱過載保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)、負(fù)序保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)，由于電機(jī)容量較大，還配置差動(dòng)保護(hù)功能。綜合保護(hù)繼電器與變電所的微機(jī)保護(hù)控制中心通過網(wǎng)絡(luò)通訊，將擠壓機(jī)的啟動(dòng)、停止信號(hào)，擠壓機(jī)的工作狀態(tài)、電壓、電流，還有上述的所有保護(hù)告警、動(dòng)作信號(hào)全部傳到維護(hù)人員的監(jiān)控電腦上，并伴有聲響報(bào)警提示，對(duì)擠壓機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.發(fā)現(xiàn)故障告警

降壓變電站ECS連續(xù)收到大量故障告警信息（見表1），電壓異常信號(hào)持續(xù)約50S，頻率異常信號(hào)持續(xù)約20S，判斷為降壓變電站10kV "III段供電系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)接地故障。電源配置上，降壓變電站10kV "III段帶只有A班組 聚丙烯 A擠壓機(jī)和B班組 聚乙烯 B擠壓機(jī)，從故障報(bào)文上看，故障持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但沒有造成擠壓機(jī)的停機(jī)，為了避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，必須立即查找故障點(diǎn)并予以處理。

表1 后臺(tái)報(bào)警信息

09：49：32：674 " " " A班組 聚丙烯 A擠壓機(jī) 202柜 P241 零序電壓I段動(dòng)作 " 動(dòng)作

09：49：32：736 " " " 降壓變電站 "10kV 3#PT 零序過電壓 " " " " " " " " " " " 動(dòng)作

09：49：32：771 " " " B班組 聚乙烯 B擠壓機(jī) 102柜 P241 零序電壓I段動(dòng)作 " " 動(dòng)作

09：49：34：233 " " " 降壓變電站 "10kV 3#PT 接地報(bào)警 " " " " " " " " " " " " 動(dòng)作

09：49：49：858 " " " 降壓變電站3#變A柜后備保護(hù)RCS9682 裝置報(bào)警 " " " " " " " " 報(bào)警

09：49：49：884 " " " 降壓變電站3#變B柜保護(hù)RCS9681 裝置報(bào)警 " " " " " " " " " " 報(bào)警

09：49：54：605 " " " 降壓變電站 "10kV 3#PT 接地報(bào)警 " " " " " " " " " " " " 動(dòng)作

09：49：58：033 " " " A班組 聚丙烯 A擠壓機(jī) 202柜 P241 零序電壓I段動(dòng)作 " 返回

09：49：58：172 " " " B班組 聚乙烯 B擠壓機(jī) 102柜 P241 零序電壓I段動(dòng)作 " " 動(dòng)作

3.處理過程

值班員發(fā)現(xiàn)故障報(bào)文后，立即向主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。保護(hù)人員對(duì)降壓變電站 10kV 3#PT綜合保護(hù)繼電器提取故障錄波（如圖1所示），發(fā)現(xiàn)10kV A相電壓有短時(shí)降低后恢復(fù)正常的異?，F(xiàn)象，絕非繼電器誤報(bào)，初步判斷為系統(tǒng)內(nèi)有故障點(diǎn)對(duì)地放電現(xiàn)象，故障點(diǎn)應(yīng)該可以看到明顯的灼燒痕跡，故障放電持續(xù)時(shí)間較短，沒有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成較大影響，但這一隱患必須找到故障點(diǎn)并予以排除，防止再次放電，將事故擴(kuò)大化，損毀設(shè)備。

第一步，按照接地故障處理方案，首先對(duì)相關(guān)3個(gè)變電所的設(shè)備、電纜進(jìn)行外觀及溫度檢查，并沿系統(tǒng)管廊進(jìn)行巡線，嚴(yán)查電纜室的電纜進(jìn)出口及各處拐角，檢查電纜有無外傷或?qū)Φ胤烹姮F(xiàn)象，查找故障點(diǎn)過程中，由于設(shè)備帶電運(yùn)行，只能從外觀查找，但均未發(fā)現(xiàn)問題。

第二步，A班組聚丙烯A擠壓機(jī)與B班組聚乙烯B擠壓機(jī)均有獨(dú)立的10kV電力電容器進(jìn)行功率補(bǔ)償，為了查明故障點(diǎn)，對(duì)兩個(gè)裝置的電容器進(jìn)行停電檢查。試驗(yàn)電工班測(cè)試電容本體柜電容量、測(cè)試電纜絕緣電阻，經(jīng)耐壓試驗(yàn)合格后判斷無異常，電容饋線柜各接線端子也未發(fā)現(xiàn)異常。

排除電容器故障后，故障范圍逐步縮小，故障點(diǎn)可能存在于降壓變電站至裝置變電所之間的電纜及開關(guān)控制柜，擠壓機(jī)電纜，或是電機(jī)本體的某一點(diǎn)上。兩套裝置都在運(yùn)行生產(chǎn)，進(jìn)行檢查必須要擠壓系統(tǒng)全部停工，領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)急小組組織進(jìn)行方案評(píng)估，明確下一步檢查處理方案。

第三步，協(xié)調(diào)生產(chǎn)工藝車間，決定對(duì)擠壓機(jī)停機(jī)檢查，先從B班組聚乙烯B擠壓機(jī)著手。將B擠壓機(jī) SBB102柜由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修，將降壓變電站聚乙烯10kV 1#線由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修，試驗(yàn)班測(cè)試饋線電纜耐壓無異常;同時(shí)兩面控制柜端子引線檢查均正常。最后對(duì)10kV電動(dòng)機(jī)B擠壓機(jī)進(jìn)行開蓋檢查，開蓋后發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)A相絕緣損壞。

結(jié)束故障處理作業(yè)后，恢復(fù)聚乙烯度10kV 1#線的送電工作。聚乙烯度擠壓機(jī)恢復(fù)運(yùn)行。

圖1 故障錄波

4.事件原因分析

10kV電動(dòng)機(jī)B擠壓機(jī)電動(dòng)機(jī)A相電纜頭制作存在缺陷，電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行后絕緣擊穿，電纜引線與電機(jī)接線盒距離較小，引起10kV A相對(duì)電動(dòng)機(jī)接線殼放電拉弧。其接地故障在持續(xù)50秒后，接地弧光熄滅，系統(tǒng)暫時(shí)恢復(fù)正常。

5.糾防措施

5.1 降壓變電站、各班組值班員嚴(yán)密監(jiān)視ECS系統(tǒng)，對(duì)于出現(xiàn)的系統(tǒng)接地信號(hào)立即反映并處理。

5.2 降壓變電站值班員近期密切監(jiān)視10kV Ⅲ段告警信號(hào)，出現(xiàn)單相接地信號(hào)時(shí)，立即執(zhí)行10kV系統(tǒng)接地應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)拉開10kV相應(yīng)出線，避免事故擴(kuò)大。

5.3 故障電纜由于需在電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)預(yù)制電纜終端頭，目前無條件處理，計(jì)劃在聚乙烯停工轉(zhuǎn)產(chǎn)或大修時(shí)徹底處理，重新制作電纜頭、耐壓試驗(yàn)后，將該電纜投入運(yùn)行。

5.4 利用合適停機(jī)時(shí)機(jī)，對(duì)全廠其它擠壓機(jī)電動(dòng)機(jī)接線開蓋進(jìn)行檢查確認(rèn)，在電動(dòng)機(jī)接線盒外蓋處粘貼絕緣護(hù)墊，防止電纜及接線端子再次放電拉祜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況相應(yīng)進(jìn)行處理。

5.5 對(duì)于高壓電纜終端頭制作，安排專人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量控制，避免因電纜終端頭制作質(zhì)量問題引發(fā)故障。

6.結(jié)語(yǔ)

化工生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于大型機(jī)組，在電氣保護(hù)方面要求很高，繼電保護(hù)系統(tǒng)必須具備選擇性、迅速性、靈敏性、可靠性，為了限制故障的擴(kuò)大，減輕設(shè)備的損壞，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其要求繼電保護(hù)裝置具有快速性。從這次故障特點(diǎn)來看，短時(shí)間的電纜對(duì)地放電，綜合保護(hù)繼電器反映準(zhǔn)確及時(shí)，給故障處理人員一個(gè)清晰地查找路線，最終找到故障點(diǎn)并排除。電氣保護(hù)功能的發(fā)展越加人性化，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控保護(hù)及通訊功能，電氣維護(hù)更加便利。

參考文獻(xiàn)

[1]陳家斌.電氣設(shè)備故障檢測(cè)診斷方法及實(shí)例[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003（3）.

[2]陳樹勇，宋書芳，李蘭.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（01）.