一起大電機(jī)啟動(dòng)導(dǎo)致海上石油平臺(tái)停電事故分析

王慶新　呂應(yīng)剛

摘 要：海上石油平臺(tái)電網(wǎng)屬于有限源容量小電網(wǎng)，在大電機(jī)等大型負(fù)荷沖擊時(shí)容易引起事故，本文通過(guò)一起某海上石油平臺(tái)大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)導(dǎo)致平臺(tái)失電事故，分析引起事故原因，并對(duì)引起事故的繼電保護(hù)整定提出優(yōu)化方案，避免類似事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：海上石油平臺(tái);繼電保護(hù);大電機(jī)啟動(dòng)

1 事件簡(jiǎn)述

某海上石油A平臺(tái)未設(shè)置主電站，由B平臺(tái)通過(guò)一臺(tái)35/10.5kV 8000kVA變壓器為A平臺(tái)供電，變壓器原邊關(guān)VCB412，副邊開關(guān)VCB423，A平臺(tái)海纜接線箱將電源通過(guò)VCB1和VCB2分別引至A段和B段10.5kV母排;A段母排設(shè)置有三臺(tái)變壓器，分別為：1臺(tái)10.5/3.3kV，2000kVA、2臺(tái)10.5/0.4kV，2000kVA變壓器;B段母排設(shè)置有1臺(tái)10.5/0.4kV，2000kVA變壓器和1臺(tái)1250kW注水泵大電機(jī)，正常啟動(dòng)是軟啟動(dòng)。

在A平臺(tái)啟動(dòng)1250kW注水泵電機(jī)數(shù)秒后，B平臺(tái)過(guò)流保護(hù)報(bào)警并跳閘，VCB412開關(guān)的P127綜保有過(guò)流報(bào)警并有跳閘輸出信號(hào)，VCB412記錄沖擊電流154.7A。

2 事故分析

A停電后，迅速組織故障排查，由于是變壓器過(guò)流保護(hù)報(bào)警，首先檢查變壓器、線路等電氣一次設(shè)備，檢查結(jié)果均顯示一切正常，因此懷疑本次事故是單純繼保設(shè)置問(wèn)題，以下是相關(guān)繼保定值及排查過(guò)程。調(diào)取相關(guān)開關(guān)的繼保定值及相關(guān)參數(shù)：

VCB412：電壓35kV、CT變比200/1、過(guò)流保護(hù)1.25A（I>）/ 2.3秒、過(guò)負(fù)荷保護(hù)0.73A（I>>）/10秒;

VCB423：電壓10.5kV、CT變比500/1、速斷保護(hù)4.72A/0.6秒、過(guò)流保護(hù)1.66A/2.3秒;

VCB1：電壓10.5kV、CT變比600/1、過(guò)流保護(hù)1.5A/2.0秒;

VCB2：電壓10.5kV、CT變比1000/1、過(guò)流保護(hù)1.04A/ 2.0秒;

B平臺(tái)VCB412配置有兩段電流保護(hù)，短延時(shí)過(guò)電流1.25A，折合35kV為250A，2.3s跳閘，長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流作為變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)，設(shè)置為0.73A，折合35kV為146A，10s跳閘。

B平臺(tái)VCB423作為變壓器下口開關(guān)，設(shè)置有短延時(shí)速斷和過(guò)電流保護(hù)，短延時(shí)速斷折合35kV為708A，0.6s跳閘，過(guò)流保護(hù)折合35kV為249A，2.3s跳閘。

A平臺(tái)老系統(tǒng)進(jìn)線開關(guān)VCB1設(shè)置過(guò)電流保護(hù)，折合35kV為270A，2s跳閘。

A平臺(tái)外掛進(jìn)線開關(guān)VCB2設(shè)置過(guò)電流保護(hù)，折合35kV為312A，2s跳閘。

從報(bào)警信息可知，實(shí)際事故電流是154.7A ，觸發(fā)B平臺(tái)VCB412過(guò)負(fù)荷保護(hù)（146A），引起跳閘，平臺(tái)其余開關(guān)定值均大于事故電流，且上下級(jí)互相配合，因此沒(méi)有觸發(fā)。

從上述分析可知，變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)定值問(wèn)題導(dǎo)致此次大電機(jī)啟動(dòng)事故，并且暴露了兩個(gè)問(wèn)題：要不要設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)定值設(shè)置是否合理。

首先分析是否需要設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(hù)。根據(jù)GBT50062-2008電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范4.0.15規(guī)定，容量在0.4MVA及以上并列運(yùn)行的變壓器或作為其他負(fù)荷備用電源的單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，同時(shí)要求“在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電站，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作跳閘或斷開部分負(fù)荷”。

其次分析過(guò)負(fù)荷保護(hù)定值設(shè)置是否合理。根據(jù)變壓器保護(hù)整定公式：

其中：：接線系數(shù)，此處取1;：返回系數(shù)，一般取0.85～0.9;：變壓器高壓側(cè)額定電流，A;：CT變比。

變壓器額定電流=132A，經(jīng)上述公式計(jì)算，整定值一次為：146～155A，因此設(shè)置的過(guò)負(fù)荷定值符合要求。過(guò)負(fù)荷跳閘時(shí)間規(guī)定“保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間一般定時(shí)限為9～15s”，現(xiàn)定值設(shè)置為10s，也在規(guī)定之內(nèi)，但是未滿足“應(yīng)躲過(guò)允許的短時(shí)工作過(guò)負(fù)荷時(shí)間，如電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或自啟動(dòng)時(shí)間”規(guī)范要求，過(guò)負(fù)荷定值恰恰忽略了此條規(guī)定，沒(méi)有躲過(guò)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間引起過(guò)負(fù)荷跳閘。

3 結(jié)論及改進(jìn)

通過(guò)上述分析，引起本次事故的原因是變壓器繼保定值問(wèn)題，主要是變壓器過(guò)負(fù)荷定值設(shè)置時(shí)間不合理，沒(méi)有躲過(guò)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間。對(duì)于事故的改進(jìn)措施如下：

①修改過(guò)負(fù)荷保護(hù)時(shí)間定值，按照大電機(jī)啟動(dòng)實(shí)際時(shí)間計(jì)算，本文建議躲過(guò)軟起最長(zhǎng)時(shí)間30s設(shè)置;②過(guò)負(fù)荷保護(hù)建議設(shè)置為報(bào)警，因?yàn)樽儔浩鞫紟в袦乜仄鞅Ｗo(hù)，在一定的過(guò)載時(shí)間內(nèi)，可以通過(guò)人為干預(yù)解決過(guò)負(fù)荷問(wèn)題;③選用合理的軟啟動(dòng)裝置，本文事故電流推算到電機(jī)側(cè)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)電流達(dá)到額定電流的4.5倍左右，軟起效果不明顯，對(duì)于海上平臺(tái)這種有限源電網(wǎng)，造成壓降持續(xù)偏大，啟動(dòng)困難，線路等設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載;④建議平臺(tái)供電變壓器容量與下級(jí)大電機(jī)的容量要匹配，避免啟動(dòng)電機(jī)造成變壓器嚴(yán)重過(guò)載或平臺(tái)壓降過(guò)大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠而堵轉(zhuǎn)事故。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，海上石油平臺(tái)電網(wǎng)屬于有限源容量小電網(wǎng)，在大電機(jī)等大型負(fù)荷沖擊時(shí)容易引起事故，為避免類似事故發(fā)生，應(yīng)重點(diǎn)做好繼電保護(hù)整定核查工作，并在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)變壓器容量和電機(jī)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，電機(jī)軟啟動(dòng)裝置選型要選擇合理啟動(dòng)方式，減少啟動(dòng)電流對(duì)系統(tǒng)沖擊。

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