大功率中壓電機(jī)應(yīng)急起動實(shí)踐

＊何壽喜 阮翠英

（巨石集團(tuán)有限公司 浙江 314500）

1.氧站供配電系統(tǒng)簡介

氧站供電系統(tǒng)因?qū)嵤┓桨阜蛛A段，第一階段VSA（分子篩工藝制氧設(shè)備），是一套老設(shè)備整修后進(jìn)行過渡時期的供氧氣方案，設(shè)備供電電壓為6.6kV；第二階段ASU（深冷工藝的制氧設(shè)備），是新建最終供氧氣方案，供電電壓為10kV。根據(jù)該計(jì)劃所有用電都將由巨石埃及66kV變電站供應(yīng)，變電站出線間隔電壓為22kV，需要增加降壓變，并且需要考慮兩個電壓等級，因此方案設(shè)計(jì)按照最終供氣方案兼顧過渡方案執(zhí)行。

氧站主電機(jī)功率：7400kW 10kV，具體電機(jī)參數(shù)如圖1。

圖1 現(xiàn)代電機(jī)參數(shù)表

氧站輔助變壓器容量：1250kVA 10kV，總?cè)萘?7400kW/0.92+1250kVA=9293.48kVA。

根據(jù)總?cè)萘看_定擬由兩臺12500kVA干式變壓器供電方案，電壓等級確定為22kV/10kV/6.6kV，要求主變低電壓等級通過短接排來改接來實(shí)現(xiàn)6.6kV～10kV轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)一備一用，兼顧過渡期6.6kV電壓等級提供VSA供電。氧站開閉所設(shè)置如圖2。

圖2 氧站開閉所系統(tǒng)圖

根據(jù)圖1開閉所設(shè)計(jì)，過渡時期主變電壓等級設(shè)置6.6kV，投運(yùn)后供VSA，主變一用一備。ASU建成投運(yùn)后先將一臺主變退出調(diào)整，接排電壓等級設(shè)置在10kV，母線分段運(yùn)行，投運(yùn)后供ASU一對一供電，VSA退出運(yùn)行實(shí)現(xiàn)主變一用一備確保供電安全，氧站供電模式如圖3。氧站主電機(jī)起動方式為變頻起動。

圖3 方案1氧站供電系統(tǒng)圖

2.故障發(fā)生情況

埃及2020年3月13日突起暴風(fēng)雨，導(dǎo)致當(dāng)?shù)赝獠侩娋W(wǎng)停電，巨石埃及66kV變電站也同時失電。停電多個小時后開始恢復(fù)。

在恢復(fù)過程中氧站主電機(jī)起動變頻出線故障，無法起動電機(jī)。僅能用庫存液氧繼續(xù)緊急供應(yīng)氧氣，總庫存僅能維持48h供應(yīng)。情況非常緊急，一邊全方位進(jìn)行液氧采購籌集補(bǔ)充，一邊進(jìn)行全面診斷故障原因。最終確定為變頻前置移相變壓器有一相絕緣被擊穿。如在埃及維修需要兩個月，國內(nèi)新造一臺也需要兩個月。

3月19日埃及封國，液氧供應(yīng)僅能維持到3月20日，這時唯一方案——直接起動，最后經(jīng)過公司董事會確定批準(zhǔn)執(zhí)行。

3.系統(tǒng)設(shè)備的驗(yàn)證

根據(jù)表1計(jì)算，不考慮變壓器對電機(jī)起動進(jìn)行模擬，2倍過流限制起動會堵轉(zhuǎn)。3.2倍過流限制起動時間約1min，尖峰電流約在1536A左右。如果將2臺12500kVA主變并聯(lián)運(yùn)行，基本1.06輕微過載，如圖5采用軟起方案可行。

表1 系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表

圖4 電機(jī)啟動曲線圖

圖5 電機(jī)軟啟動系統(tǒng)圖

液空設(shè)備在現(xiàn)場的一套軟起設(shè)備，具體軟起原理如圖6。經(jīng)模擬計(jì)算可以用來起動主電機(jī)。但是安裝和調(diào)試工作需要1周的時間，調(diào)試人員無法從歐洲前往埃及現(xiàn)場，該方案可行但也不能實(shí)施。

圖6 類似電機(jī)參數(shù)表

唯一的方案就是冒險執(zhí)行直接起動的方案了。了解到液空在其他項(xiàng)目的類似項(xiàng)目如圖6電機(jī)參數(shù)，如圖7電機(jī)起動計(jì)算，如圖8電機(jī)起動曲線。該案例與本案的主要區(qū)別是在供電的電壓，電源為35kV，本案22kV；電機(jī)6.6kV，本案10kV；起動電流5.6倍，本案5.0倍；壓降27%，本案15%。所以本案的總體條件要好于上述案例。

圖7 電機(jī)啟動計(jì)算表

圖8 電機(jī)啟動曲線圖

4.直接起動方案形成

根據(jù)直接起動成功案例，參照如圖9采用直接起動方案，將一臺變電站40000kVA主變供氧站，并將該主變接外部電源單獨(dú)線路，消除主電機(jī)起動時影響。

圖9 方案2氧站供電系統(tǒng)圖

首先12500kVA主變（T4/T5）將承受2400A/2/721A=1.66倍過載；額定1250A開關(guān)（CB7/8/9）將承受2400A/1250A=1.92倍過載；開關(guān)CB7的CT600/5將承受2400A/600A=4倍過載；開關(guān)CB5/6/12的CT600/5將承受2400A/2/600A=2倍過載；開關(guān)CB4/11的CT400/5將承受2400A/2/2.2/400A=1.36倍過載；變電站主變T3輕微1.04倍過載；其他都在額定范圍內(nèi)。

油變短時微過載可行，干變短時1.66倍過載也可以，不會對設(shè)備造成損壞，但會短時絕緣老化加劇，但不會引起熱擊穿導(dǎo)致變壓器燒毀，建議不超過2min，方案得到變壓器廠確認(rèn)。

電流互感器過載是一次側(cè)過載，一次電流超過額定電流。計(jì)量CT一次側(cè)不允許過載，保護(hù)CT如5P10，過載10倍誤差＜5%，計(jì)量裝置CT廠家過載可達(dá)額定電流6～8倍，但為防止意外損壞，在短時過載4倍時短接退出，減少保護(hù)定值修改，便于恢復(fù)。

開關(guān)過載短時耐受電流20kA以上25/31.5kA，能承受相應(yīng)倍數(shù)電流值。

經(jīng)全方位核算確認(rèn)，直接起動方案進(jìn)入實(shí)施階段。

5.方案實(shí)施操作過程

（1）執(zhí)行變電站轉(zhuǎn)換操作（電力局批準(zhǔn)執(zhí)行）

①將“305 line 1#”負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到2#母線（bus2#）“305 line 2#”，確認(rèn)“305 line 1#”開關(guān)處分?jǐn)酄顟B(tài)。

②將3號主變轉(zhuǎn)換操作，接到單獨(dú)一回66kV外部線路，1號、2號主變接到兩外一回66kV外部線路，斷開3#和2# 22kV母聯(lián)開關(guān)。

③將氧氣站主變T4進(jìn)線電纜從變電站1號主變116號供電開關(guān)轉(zhuǎn)接到3號主變315號供電開關(guān)，修改氧站進(jìn)線線路且核相正確。

（2）專業(yè)人員計(jì)算修改各級保護(hù)定值（電力局批準(zhǔn)執(zhí)行）。根據(jù)起動參數(shù)整定值過流修訂1.0In，速斷修訂2.76In，時間不變。

（3）氧站開閉所核相和電壓核對，解除聯(lián)鎖，出線間隔CT短路退出。

核相和電壓核對后氧站開閉所合環(huán)投運(yùn)（兩臺氧站主變合環(huán)運(yùn)行成功與否關(guān)鍵在此），并核查液氧低壓備用電源回路。為防止各級測量和保護(hù)CT損壞，擬全部短接退出，僅留變電站22kV出線開關(guān)測量和保護(hù)CT投運(yùn)。

（4）法液空起動氧站電機(jī)（過程當(dāng)中會有電壓下降15%，不影響其他負(fù)荷，只是氧站主電機(jī)進(jìn)線開關(guān)出現(xiàn)過跳閘）。

（5）起動后保持氧站主變并列運(yùn)行，恢復(fù)66kV兩個電源回路合環(huán)運(yùn)行。氧站開啟后空載運(yùn)行22kV電流90A。

（6）日常檢查各系統(tǒng)運(yùn)行情況，變頻修復(fù)后恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)。開啟后氧站電機(jī)運(yùn)行10kV電流400～450A之間。

6.方案實(shí)施成功總結(jié)

（1）首先決策是果決。液氧采購，國內(nèi)技術(shù)人員及時派援。

（2）實(shí)施方案準(zhǔn)備工作以及措施方法是得當(dāng)。雙方技術(shù)人員在過程中沉著應(yīng)對，第一二次起動跳閘后，能快速找到原因并調(diào)整。

（3）計(jì)算分析過程詳盡，有效。自行分析，第三方分析，多方考證特別是設(shè)備供應(yīng)商及時支持和幫助。

（4）實(shí)施過程分工明確，完成時間目標(biāo)明確。雙方范圍劃分明確，并相互提供幫助，設(shè)定目標(biāo)及時達(dá)成。

（5）雙方全方位努力是有支撐基的，團(tuán)隊(duì)協(xié)作可靠。雙方現(xiàn)場和總部都提供了支的基礎(chǔ)，特別是領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的理解和支持，團(tuán)結(jié)協(xié)作。

該方案實(shí)施成功案例，可以指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)實(shí)踐規(guī)范操作，為其他類似故障處理提供參考依據(jù)。最后感謝在本次應(yīng)急起動過程中提供幫助所有人員，有我們共同協(xié)作才有了成功典范。

本文完全經(jīng)過理論校驗(yàn)和自行實(shí)踐驗(yàn)證形成，僅參考對比法液空德國工廠案例，文中引用案例數(shù)據(jù)，特此聲明。