4500kW電動機控制保護回路發(fā)現(xiàn)問題及整改措施

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

1 電動機停車回路串入聯(lián)機旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)

1.1 發(fā)現(xiàn)問題

高壓電動機停止按鈕與聯(lián)機旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)串聯(lián)，通過切換機旁／儀表轉(zhuǎn)換開關(guān)在相應(yīng)位置，實現(xiàn)現(xiàn)場輔機盤停止電動機和DCS控制室停止電動機，見圖1。

圖1 電動機停車回路串入轉(zhuǎn)換開關(guān)

1.2 原因分析

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

1.3 整改措施

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

圖2 現(xiàn)場停止按及DCS停止信號直接接1＃線

2 起動柜缺少電動機保護裝置

原料空壓機電動機一次供電系統(tǒng)圖，見圖3。

2.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機起動過程電動機由起動電源柜1QF閉合供電，起動結(jié)束轉(zhuǎn)后由運行柜QF斷路器閉合供電，起動柜1QF斷路器斷開。檢查發(fā)現(xiàn)原料空壓機10kV運行柜安裝1臺7SJ6831－5EW21－3HEO型電動機保護裝置，10kV起動柜沒有安裝電動機保護裝置。由于10kV起動柜沒有安裝電動機保護裝置，原料空壓機起動過程中4500kW的電動機處于無電動機保護狀態(tài)運行。

2.2 原因分析

原料空壓機10kV起動柜沒有安裝電動機保護裝置，如果在原料空壓機電動機起動過程中1QF斷路器下口發(fā)生短路事故，會導(dǎo)致區(qū)域變四I段進線開關(guān)保護跳閘，造成區(qū)域變四I端母線斷電，原料空壓機電氣故障會進一步擴大，影響供電系統(tǒng)安全。

2.3 整改措施

匯報部門領(lǐng)導(dǎo)，協(xié)調(diào)工程公司出設(shè)計變更原料空壓機起動柜，增加7SJ6831－5EW21－3HEO電動機保護裝置；完善起動柜保護回路二次接線；整定起動柜電動機保護定值；對起動柜電動機保護裝置按定值單進行保護定值校驗并校驗合格。

通過起動柜新增電動機保護裝置，消除了原料空壓機電動機起動過程中無保護的缺陷，避免了原料空壓機起動過程1QF斷路器下口發(fā)生短路故障時區(qū)域變四I段進線開關(guān)越級跳閘事故。

3 電動機起動過程差動保護未投入

3.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機電動機選用西門子7SJ6001－5EA00－0DAO差動保護裝置，差動保護電流互感器安裝在電動機接線盒內(nèi)，差動保護裝置安裝在運行柜上。差動保護裝置故障輸出常開接點接入運行柜保護回路，差動保護故障輸出常開接點沒有接入起動柜保護回路，起動柜保護回路沒有接入差動保護。

3.2 原因分析

原料空壓機起動柜保護回路沒有接入差動保護裝置故障輸出接點，如果電動機起動過程中出現(xiàn)繞組匝間短路故障，這時差動保護裝置無法實現(xiàn)對1QF起動柜斷路器分閘。電動機在匝間短路的情況下繼續(xù)運行，將導(dǎo)致電動機的匝間短路故障進一步擴大，對電網(wǎng)影響進一步擴大。

3.3 整改措施

將原料空壓機差動保護裝置差動故障備用輸出常開接點15、16與起動柜電動機保護跳閘接點并聯(lián)（見圖4），實現(xiàn)電動機在起動過程中繞組匝間短路故障時差動保護可靠動作，斷開起動柜斷路器1QF，實現(xiàn)電動機起動過程中繞組匝間短路保護。

圖4 差動保護裝置常開接點并入起動柜保護跳閘回路

4 自平衡差動保護電流互變比大，輸出容量小

4.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機電動機隨機到貨差動保護電流互感器變比為50／5，差動電流互感器設(shè)計變比為50／1。差動保護裝置輸入變比為50／1，不能修改為50／5，差動電流互感器變比與差動保護裝置輸入變比不匹配。

工程公司提供原料空壓機電動機差動保護定值單：一次差動保護動作電流值15A，二次差動保護動作電流值0.3A。差動電流互感器設(shè)計變比50／1，實際到貨50／5，二次輸出電流較設(shè)計增大5倍，在無法改變差動電流互感器變比的情況下實現(xiàn)差動保護動作，只能通過把差動保護動作值由0.3A同比例擴大5倍，改為1.5A實現(xiàn)差動保護。在高壓柜保護試驗端子做差動保護試驗動作正常，但是在差動電流互感器一次側(cè)模擬真實差動保護電流時發(fā)現(xiàn)如下：

1）微機保護試驗儀器輸入差動保護一次電流15A，差動保護一次值顯示75A，二次電流1.5A，差動保護動作，跳運行柜及起動柜。

2）微機保護試驗儀器輸入差動保護一次電流18A，差動保護一次值顯示75A，二次值1.5A，差動保護動作，跳運行柜及起動柜。

3）微機保護試驗儀器輸入差動保護一次電流28A，差動保護一次值顯示75A，二次值1.5A，差動保護動作，跳運行柜及起動柜。通過試驗發(fā)現(xiàn)，差動電流互感器一次電流值增加時，二次電流值不增加。

4.2 原因分析

通過在電動機差動電流互感器一次側(cè)輸入電流模擬電動機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)工程公司重新提報差動電流互感器，將差動電流互感器變比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行更換，在差動電流互感器一次側(cè)通差動保護電流試驗正常。

5 電動機起動過程DCS顯示無運行信號、現(xiàn)場運行指示紅燈不亮

5.1 發(fā)現(xiàn)問題

原料空壓機起動過程，DCS顯示無運行信號，現(xiàn)場運行紅色運行指示信號燈不亮。原料空壓機起動過程結(jié)束，轉(zhuǎn)動正常運行狀態(tài)后DCS顯示運行狀態(tài)、現(xiàn)場運行紅燈亮，運行信號顯示正常。

5.2 原因分析

查看圖紙發(fā)現(xiàn)控制現(xiàn)場紅色運行指示信號燈及DCS的信號來自運行柜QF斷路器輔助觸點，電動機起動過程中運行柜斷路器QF處于分閘狀態(tài)，運行柜QF斷路器輔助觸點沒有閉合，現(xiàn)場紅色運行指示信號燈及DCS沒有收到運行信號，所以原料空壓機起動過程中現(xiàn)場紅色運行指示信號燈不亮（見圖5）、DCS顯示無運行信號。

圖5 運行柜QF斷路器輔助觸點控制現(xiàn)場紅色運行指示燈

5.3 處理措施

將原料空壓機起動柜斷路器1QF輔助開關(guān)兩對備用常開干觸點，分別與運行柜QF去DCS運行信號、去現(xiàn)場紅色運行指示信號燈常開輔助觸點并聯(lián)（見圖6），解決原料空壓機起動過程現(xiàn)場紅色運行指示信號燈不亮及DCS沒有運行信號的問題。

圖6 起動柜斷路器輔助觸點控制現(xiàn)場紅色運行指示信號燈

6 結(jié)束語

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

2）電動機降壓起動控制回路要確保起動過程及正常運行狀態(tài)都有完善、可靠的保護裝置，避免出現(xiàn)電動機起動過程無保護運行。

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

總之電動機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，確保電動機控制保護回路的完善、可靠，避免電動機在控制保護回路存在設(shè)計缺陷的情況下運行，以免造成電氣事故。