高壓電動機(jī)微機(jī)綜合保護(hù)裝置防二次啟動技術(shù)改造

孫昌穩(wěn),　周愛存,　白軍同

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司　河北唐山　063305

高壓電動機(jī)微機(jī)綜合保護(hù)裝置防二次啟動技術(shù)改造

孫昌穩(wěn),周愛存,白軍同

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司河北唐山063305

針對電動機(jī)設(shè)備故障跳閘情況下經(jīng)常再次啟動，即二次啟動的問題，對現(xiàn)有高壓電動機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置及控制電路進(jìn)行了技術(shù)改造。對改造方案進(jìn)行了介紹，對控制電路原理進(jìn)行了分析。這一技術(shù)改造確保了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

高壓電動機(jī)；繼電保護(hù)；技術(shù)改造

我公司共有64臺高壓電動機(jī)，電壓等級為 10kV,功率為250～1300kW。這些電動機(jī)全部為廠控重要設(shè)備，此類電動機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要保證。電動機(jī)安全保護(hù)采用了微機(jī)綜合保護(hù)裝置，分別安裝于每臺設(shè)備的10kV開關(guān)柜上，這一裝置的保護(hù)功能有過電流、過電壓、低電壓、零序、負(fù)序、堵轉(zhuǎn)、啟動時間過長等[1]。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，電動機(jī)在啟動及運(yùn)行過程中，當(dāng)發(fā)生故障而觸發(fā)微機(jī)綜合保護(hù)裝置保護(hù)動作時，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由于操作人員缺乏電氣知識，在沒有查明停機(jī)原因的情況下會再次按下啟動按鈕，對設(shè)備造成二次沖擊，導(dǎo)致事故擴(kuò)大[2]。為了保護(hù)設(shè)備，經(jīng)多方調(diào)研，筆者與微機(jī)綜合保護(hù)設(shè)備生產(chǎn)廠家共同開發(fā)研制了帶有防二次啟動保護(hù)功能的微機(jī)綜合保護(hù)裝置。

1　微機(jī)綜合保護(hù)裝置構(gòu)成及功能

微機(jī)綜合保護(hù)裝置采用型號為ESM-621的微機(jī)綜合保護(hù)電路板，其基本結(jié)構(gòu)由六部分構(gòu)成： 模擬量插件、中央處理器(CPU)插件、電源插件、出口繼電器插件、操作箱插件、操作面板[3]。

故障保護(hù)功能包含過電電流一、二、三段，過電壓，低電壓，堵轉(zhuǎn)，啟動時間過長，零序過電壓、過電流，低頻，控制回路斷線，電壓互感器斷線保護(hù)等。每一類保護(hù)功能有自身特定的邏輯關(guān)系，邏輯關(guān)系程序存儲在CPU插件的只讀存儲器中。CPU判斷模擬量數(shù)據(jù)是否達(dá)到保護(hù)定值，參與邏輯關(guān)系解析，通過出口繼電器執(zhí)行保護(hù)動作[4]。保護(hù)定值的設(shè)定、投入、退出，邏輯關(guān)系的選擇，出口繼電器動作的投入、退出等全部在操作面板上設(shè)置，方便直觀。

2　原保護(hù)功能存在的問題

原微機(jī)綜合保護(hù)裝置的動作過程如下： 當(dāng)電動機(jī)啟動或處于運(yùn)行狀態(tài)時，現(xiàn)場設(shè)備異常導(dǎo)致保護(hù)動作發(fā)生，斷路器跳閘，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，然后保護(hù)復(fù)位[5]。由于化工企業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性要求較高，單臺設(shè)備故障可能會引起整個生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣設(shè)備連鎖跳閘。此情況下，車間操作人員通常會馬上按下現(xiàn)場啟動按鈕，使電動機(jī)二次啟動。由于電動機(jī)全部采用直接起動方式，堵轉(zhuǎn)電流是額定電流的4～7倍，啟動過程中對電網(wǎng)及設(shè)備本身沖擊極大[6]。

3　防二次啟動邏輯關(guān)系

防二次啟動邏輯關(guān)系框圖如圖1所示。當(dāng)保護(hù)裝置檢測到大于相應(yīng)保護(hù)定值的信號時，若同時滿足保護(hù)其它判據(jù)條件，CPU會發(fā)出指令，通過隔離電路驅(qū)動出口繼電器動作，從而完成開關(guān)跳閘或報警輸出[7]。同時，CPU再輸出一個指令通過隔離電路驅(qū)動總出口繼電器動作，驅(qū)動閉鎖繼電器動作，防二次啟動控制電路投入運(yùn)行。此過程完成后，CPU復(fù)位，出口繼電器和總出口繼電器同時復(fù)位，保護(hù)裝置恢復(fù)到正常狀態(tài)。防二次啟動控制電路運(yùn)行時，若操作工再次按下啟動按鈕，雖然保護(hù)裝置可以執(zhí)行啟動程序，但開關(guān)柜合閘回路受到防二次啟動控制電路的控制，不能合閘，電動機(jī)無法啟動，只有當(dāng)工作人員排除電氣故障，按下復(fù)位按鈕后，防二次啟動電路才退出運(yùn)行。

圖1　防二次啟動邏輯關(guān)系框圖

4　防二次啟動控制電路原理

為了防止電動機(jī)二次啟動，對我公司微機(jī)綜合保護(hù)裝置內(nèi)的電動機(jī)繼電控制原理進(jìn)行了技術(shù)改造，如圖2、表1所示。在控制回路內(nèi)增加閉鎖繼電器KA2，其基本控制過程為： 當(dāng)斷路器S9閉合，運(yùn)行到工作位置時，操作人員按下現(xiàn)場電控箱的啟動按鈕，則現(xiàn)場電控箱內(nèi)KA3繼電器線圈得電，其常開觸點閉合，KA1和KT1繼電器線圈得電，KA1常開觸點閉合，微機(jī)綜合保護(hù)裝置電路板的A2端口接收到合閘信號，斷路器合閘，電動機(jī)運(yùn)行。經(jīng)延時后KT1觸點斷開，電動機(jī)保持運(yùn)行狀態(tài)，停機(jī)命令通過KA3的常閉觸點輸入到保護(hù)裝置的A9端口進(jìn)行分閘，此外集散控制系統(tǒng)(DCS)急停、現(xiàn)場急停也通過A9端口進(jìn)行分閘[8]。KA2為閉鎖繼電器，當(dāng)電動機(jī)啟動或運(yùn)行過程中由于故障造成保護(hù)動作時，斷路器跳閘，保護(hù)出口繼電器的C1、C2觸點閉合，KA2繼電器線圈得電吸合，并且通過KA2常開觸點閉鎖繼電器。KA2常閉觸點打開，斷路器的合閘回路不能形成通路，此時即使操作人員繼續(xù)按下啟動按鈕，電動機(jī)也無法啟動[9]。只有當(dāng)電氣檢修人員排除故障后，按下復(fù)位按鈕SB1，閉鎖繼電器KA2線圈失電，電動機(jī)才能正常啟動。

圖2　防二次啟動控制電路原理圖

代號名稱型號元件位置Mn微機(jī)綜合保護(hù)電路板ESM-621安裝于開關(guān)柜二次元件室1ZK,1KK轉(zhuǎn)換開關(guān)ED-9500智能操控裝置配套安裝于開關(guān)柜二次元件室QA1,QA2斷路器C65N-63/2P,6A安裝于開關(guān)柜二次元件室QF真空斷路器VS1安裝于開關(guān)柜一次單元KA1,KA2中間繼電器MKS2XTN-11,各為一開一閉安裝于開關(guān)柜二次元件室KA3中間繼電器MKS2XTN-11,一開一閉線圈安裝于現(xiàn)場電控箱,觸點安裝于開關(guān)柜二次元件室KT1時間繼電器H3Y-2安裝于開關(guān)柜二次元件室SB1復(fù)位按鈕安裝于開關(guān)柜二次元件室2HK現(xiàn)場急停安裝于現(xiàn)場電控箱HQ斷路器合閘線圈斷路器附件TQ斷路器跳閘線圈斷路器附件XB1跳閘壓板安裝于開關(guān)柜1HKDCS急停安裝于主控室

5　結(jié)束語

根據(jù)防二次啟動原理，我公司對現(xiàn)有64臺電動機(jī)微機(jī)綜合保護(hù)裝置的繼電控制回路進(jìn)行了技術(shù)改造，并由微機(jī)綜合保護(hù)電路板生產(chǎn)廠家對CPU程序進(jìn)行更新。保護(hù)裝置其它元件不需要改動，在較少投資的情況下完成了改造升級[10]。此外，在原電動機(jī)開關(guān)柜內(nèi)加裝閉鎖繼電器，按照新原理圖合理布置配線，施工比較簡單。通過微機(jī)綜合保護(hù)裝置及繼電控制回路的改造，使電動機(jī)保護(hù)控制回路具備了防二次啟動的新功能。改造后的微機(jī)綜合保護(hù)裝置不僅具有過電流、過電壓、低電壓、低頻、控制回路斷線、電壓互感器斷線、堵轉(zhuǎn)、過載保護(hù)功能，而且具有了防二次啟動功能。改造完成后，設(shè)備運(yùn)行情況良好，沒有再發(fā)生由于操作工誤操作造成電動機(jī)二次啟動的故障，最大限度地保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

[1] 湯燕.微機(jī)綜保在新中心變電所的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù),2017,13(15)： 210-212，233.

[2] 谷麗娜,張立杰,王福樂.關(guān)于配電系統(tǒng)微機(jī)綜保裝置的設(shè)置與整定設(shè)計[J].民營科技,2014(9)： 47.

[3] 王鋮.微機(jī)綜保系統(tǒng)在礦山變配電站改造中的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2014(9)： 64.

[4] 桑海偉,姚凱學(xué).基于CAN總線的微機(jī)綜保系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].測控技術(shù),2014,33(4)： 89-93.

[5] 關(guān)云鵬.微機(jī)綜保在配電室改造中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013(2)： 83.

[6] 潘愛花,許同華.變電站微機(jī)綜保原理及設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2012(6)： 36.

[7] 王木忠,劉偉,王宏衛(wèi).南瑞微機(jī)綜保裝置原理及應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2011(1)： 33，35.

[8] 和艷麗.青島首站變壓器微機(jī)綜保裝置功能的研究與開發(fā)[D].青島： 中國石油大學(xué)(華東),2010.

[9] 曾樂才.分布式能源與微網(wǎng)技術(shù)發(fā)展研究[J].上海電氣技術(shù),2013,6(1)： 50-56.

[10] 張明清.變壓器差動保護(hù)誤動原因分析及改進(jìn)措施[J].上海電氣技術(shù),2011,4(2)： 18-22.

(編輯： 丁罡)

Aiming at the issue of frequent restarting of the motor due to tripping caused by motor failure i.e. the secondary starting, the existing microcomputer protection device and control circuit for high-voltage motor have completed a technical innovation. The innovation scheme was introduced, and the principle of the control circuit was analyzed. This technical innovation can ensure the safety of the equipment in operation.

HVMotor；RelayProtection；TechnicalInnovation

TM77

B

1674-540X(2017)04-058-03

2017年7月

孫昌穩(wěn)(1972—)，男，本科，工程師，主要從事高低壓配電運(yùn)行管理工作，E-mail: 18733333137@163.com