基于6kv高壓電機進行綜自改造的探討

【摘要】介紹了北京四方公司數(shù)字式保護測控裝置在6kv高壓電動機上的應用。發(fā)電廠引進的數(shù)字式保護測控裝置代替了電磁式繼電保護產生了巨大的影響。即更加保證了電動機的安全穩(wěn)定運行，同時也減輕了運行人員監(jiān)盤等的勞動強度。文中列舉了數(shù)字式保護測控裝置在實際中的許多優(yōu)點，但它又不是萬能的。針對在綜自改造過程中所遇到的問題，需要進行靈活的應用，以禰補數(shù)字式保護測控裝置的不足。由于數(shù)字式保護測控裝置的引入，形成了計算機通信網絡，使得6kv高壓電動機的監(jiān)控步入了計算機時代。

【關鍵詞】綜自改造;高壓電機;安全穩(wěn)定運行;數(shù)字式保護測控裝置

Abstract：Beijing sifang company digital protection measurement and control device are introduced in the application of 6 kv high-voltage motor. Power plant，the introduction of digital protection measurement and control device to replace the electromagnetic relay protection has a great influence. More guarantee the safe and stable operation of the motor，and to reduce the labor intensity of operation personnel supervisor plate. This paper enumerates the digital protection measurement and control device in the actual many advantages，but it is not everything. Aimed at problems in the process of heald since the reform，the need for flexible application，fill in your digital protection measurement and control device. Due to the introduction of digital protection measurement and control device，has formed a computer communication network，make 6 kv high-voltage motor monitoring marched into the computer age.

Keywords：all the modification;High voltage motor;The safe and stable operation; Digital protection measurement and control device

1.引言

本鋼發(fā)電廠是本溪鋼鐵公司的自備電廠。本鋼發(fā)電廠高壓車間自1989年投產以來，已經運行了二十多年，造成設備陳舊老化，頻繁出現(xiàn)故障影響生產。而電力生產的順利進行在很大程度上取決于發(fā)電機組輔機的安全穩(wěn)定運行，因此必須對輔機進行有效的管理與維護[1]。特別是6kv高壓三相交流電動機在運行中存在很多的問題。本鋼發(fā)電廠高壓車間六臺鍋爐所屬的單臺高壓電機的額定有功功率都是幾百KW的電機，汽機所屬六臺給水泵的單臺電機的額定有功功率都是2000KW的大型電機。因此，這些電機的狀況如何直接關系到生產的順行。經過這次綜自改造已經將歷史遺留問題基本解決。

2.原6kv高壓電機在運行中存在的問題

繼電保護誤動作：電氣繼電保護原是阿城繼電器廠電磁式繼電保護，已經運行了二十多年，元件性能老化。電壓、電流、時間繼電器等定值總造成偏差，多次出現(xiàn)保護誤動作和拒動作，給故障查找和分析帶來很大困難;沒有事件記錄：系統(tǒng)發(fā)生故障時，采用傳統(tǒng)的測量手段，人為記錄常規(guī)指針式儀表各表計變化[2]，數(shù)值不準確，保護先后動作時間無法確定;設備運行參數(shù)異常時無報警提示：設備運行參數(shù)異常時，僅僅依靠運行人員用肉眼監(jiān)盤，讀取常規(guī)方式下的指針表讀數(shù)，設備發(fā)生異常不易被發(fā)現(xiàn);6kv高壓電機起停無監(jiān)視：6kv系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，主控室值班員要及時詢問汽機、鍋爐有無設備啟動和本段設備運行情況。因此延長了排查時間。

3.綜自改造后，問題解決的結果

（1）6kv高壓電機所有保護裝置更換成了北京四方公司數(shù)字式保護測控裝置。經過投產運行后證明，該數(shù)字式保護測控裝置定值準確、保護動作可靠，并有保護動作記錄。

（2）新安裝的北京四方公司CSC-237A數(shù)字式電動機綜合保護測控裝置和CSC-236數(shù)字式電動機差動保護裝置。當6kv系統(tǒng)發(fā)生故障時，該數(shù)字式保護測控裝置具有故障錄波和各種事件順序記錄SOE等[3]，包括斷路器合跳閘記錄、保護動作順序記錄[2]，數(shù)值準確。

（3）6kv高壓電機設備運行參數(shù)異常時有報警提示。通過語音報警和顯示器的屏幕文字提示，還可以觀察到異常參數(shù)的具體數(shù)值[2]。

（4）增加了6kv高壓電機的監(jiān)視。采用微機監(jiān)控系統(tǒng)后，主控室值班員只要面對顯示器的屏幕，通過操作鼠標或鍵盤就可觀察和了解到6kv高壓電機的起停，并且可以監(jiān)視到6kv的Ⅰ—Ⅵ段的每段高壓電機的負荷運行參數(shù)情況，便于6kv系統(tǒng)接地故障的排查。

4.計算機通信網絡的組成

6kv高壓電動機保護均采用CSC-237A數(shù)字式電動機綜合保護測控裝置。其中6kv給水泵電動機是采用CSC-236數(shù)字式電動機差動保護裝置與配套的CSC-237A數(shù)字式電動機綜合保護測控裝置共同構成大型電動機的全套保護[3]。通訊接口方式均采用雙LON網，并且采用CSC2000規(guī)約設置。LonWorks控制網絡是當前最為流行、通信能力較強的一種現(xiàn)場總線，它由美國Echelon公司推出并與Motorola＼Toshiba公司共同倡導而形成[4]。CSN-031E通信管理機可以作為LonWorks方式通信的CSC-200系列數(shù)字式保護測控裝置接入以太網絡的轉換器進行規(guī)約轉換，接收裝置上送報文，轉換成CSPA2004規(guī)約，通過以太網上送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)[5]。計算機通信網絡的形成，提高了電力系統(tǒng)的自動化水平，標志著電力系統(tǒng)自動化領域進入到一個嶄新的階段[6]。

5.開關狀態(tài)的顯示與開關實際的狀態(tài)不符合

第一批數(shù)字式保護測控裝置經與北京四方公司簽訂合同，訂購的21套數(shù)字式保護測控裝置（包括21臺CSC-237A和4臺CSC-236，總共25臺保護測控裝置）分別安裝于3爐8臺高壓電動機和4爐8臺高壓電動機，以及給水泵等高壓電動機上。以3爐8臺高壓電動機的任意一個電動機為例：如3爐1排粉機。新安裝了CSC-237A數(shù)字式保護測控裝置。在后臺監(jiān)控系統(tǒng)增加了6kv高壓電動機的斷路器狀態(tài)的監(jiān)控畫面。6kvⅢ段使用的是高壓車間1989年剛投產時引進的少油斷路器手車。該手車是遼寧省錦州新生開關廠1987年出廠的適用于短時工作制的SN10-10Ⅱ少油斷路器手車。借助CSC-237A數(shù)字式保護測控裝置內部的HWJ位置繼電器（如圖1所示）的輔助接點來作為6kv開關狀態(tài)的監(jiān)視點。在使用過程中發(fā)現(xiàn)，當3爐1排粉機的控制回路斷線或切開操作電源時，HWJ位置繼電器失電，因此，HWJ的輔助開接點打開。后臺監(jiān)控系統(tǒng)電腦畫面3爐1排粉機的斷路器狀態(tài)點發(fā)生了改變，即由合閘位變成切閘位，即開關變位。這樣就與3爐1排粉機斷路器的實際狀態(tài)不符合。所以，不再采用利用HWJ位置繼電器的得電或者失電狀態(tài)來實現(xiàn)斷路器狀態(tài)的監(jiān)視，而是利用新進的吉林永大集團有限公司生產的斷路器手車。該手車是YDD戶內高壓永磁真空斷路器手車。利用該手車本體上的開關輔助接點的打開或者閉合來作為6kv開關狀態(tài)的監(jiān)視點。目前，3爐8臺高壓電動機和4爐8臺高壓電動機已全部換上了新進的6kv真空斷路器手車。開關的狀態(tài)點已全部改到由斷路器手車的開關輔助接點來帶。至此，6kv開關狀態(tài)變位的現(xiàn)象已徹底消除。

圖1 合閘位置繼電器HWJ回路

6.6kv直流控制系統(tǒng)線路接地

電力系統(tǒng)中的直流電源接地故障是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害較大的故障，無論是正極接地或者負極接地，都可能造成保護或高壓斷路器誤動或拒動，破壞電力系統(tǒng)的正常運行。2013年5月17日主控室直流Ⅰ段接地信號來，經查是負極純接地，是6kvⅡ段PT保護回路影響造成。進一步檢查發(fā)現(xiàn)是6kvⅡ段PT低電壓保護小母線02接地造成。由于6kvⅡ段高壓電動機的保護裝置已全部更換成了北京四方公司CSC-237A數(shù)字式電動機綜合保護測控裝置。而且，每臺高壓電動機配備的數(shù)字式保護測控裝置都具有低電壓保護功能。所以，我們就將6kvⅡ段PT低電壓保護小母線02線在PT控制柜端子排拆除。也就是說，6kvⅡ段PT低電壓保護功能取消。低電壓保護功能由各高壓電動機配備的數(shù)字式保護測控裝置來完成。從這一例可以看出，對于老化的破損的線路接地，由于我們有了新的數(shù)字式保護測控裝置，可以不再理會、不必再去花大量的人力物力去排查恢復。因為，即使暫時恢復了，不幾日在原來的線路上又有新的接地點產生。因為線路已老化破損了，只有去除病根。通過這一方法排除故障，體現(xiàn)了綜合自動化技術的引進，不僅可以縮短事故處理時間，而且可以提高供電質量和安全性，可靠性[7]。即提高了直流電源系統(tǒng)的供電可靠性和電網的安全運行水平。

7.高壓電動機開關手車的合閘接觸器線圈或合閘線圈頻繁燒毀

圖2 合閘控制回路

本鋼發(fā)電廠高壓車間6kv 系統(tǒng)斷路器手車是1989年剛投產時引進的少油斷路器手車。該手車是遼寧省錦州新生開關廠1987年出廠的適用于短時工作制的SN10-10Ⅱ少油斷路器手車。6kvⅢ段和6kvⅣ段的各八臺高壓電動機的保護裝置已全部換成CSC-237A數(shù)字式電動機綜合保護測控裝置。但在使用過程中常常造成斷路器手車合閘接觸器線圈或合閘線圈燒毀的事故發(fā)生。而合閘回路完整性破壞時，它使得線路不能正常送電，妨礙了供電可靠性的提高。所以很有必要對斷路器線圈燒毀原因進行分析，積累了事故處理經驗，提出防范措施和技術改進。目前所使用的高壓斷路器的合閘線圈是按其短時通電電流設計的。通常，高壓斷路器的合閘回路都有自己的保持電路。合閘動作完成后，依靠斷路器的輔助接點的動作來斷開合閘電路。但由于產品質量等原因，斷路器的操作機構可能卡死、動作不到位或輔助接點分合出現(xiàn)問題，造成合閘線圈長時間通過大電流而燒毀，這是造成合閘線圈燒毀的根本原因[8]。于是在CSC-237A數(shù)字式保護測控裝置內部將合閘保持繼電器HBJ線圈短接（如圖2中紅線ab所示），也就是把斷路器手車合閘保持功能解除了。當斷路器手車開關由于機械原因合不上時，或當斷路器手車開關合上時，由于斷路器輔助開關的輔助觸點打不開，以及合閘接觸器本身卡澀或觸點粘連等原因[9]，不至于造成合閘接觸器線圈KMC或合閘線圈L（如圖3所示）長期通電，也就不會使合閘接觸器線圈KMC或合閘線圈L燒毀。后來實踐證明：斷路器手車開關合閘接觸器線圈KMC或合閘線圈L再也沒有發(fā)生過燒毀的事故。而且，斷路器手車合閘、切閘均正常，沒有受到影響。2012年高壓車間又引進了吉林永大集團有限公司生產的YDD戶內高壓永磁真空斷路器手車，該手車也是適用于短時工作制的真空斷路器手車。在YDD戶內高壓永磁真空斷路器手車的合閘接觸器線圈KMC回路上又接入了綜合保護器BH，使合閘輸出時間限度在115ms±5ms之內，使得對斷路器手車開關合閘接觸器線圈KMC和合閘線圈L又起到了一層保護作用。斷路器手車合閘接觸器線圈或合閘線圈頻繁燒毀的事故問題終于完美的解決了。

圖3 合閘回路

8.結語

數(shù)字式保護測控裝置自運行以來，性能可靠。即更加保證了電動機的安全穩(wěn)定運行，同時也減輕了運行人員監(jiān)盤等的勞動強度。電廠電氣設備運行中出現(xiàn)故障是在所難免的，6kv高壓電動機作為電廠電氣設備的重要組成部分也不例外，其常見的故障主要有開關狀態(tài)的顯示與開關實際的狀態(tài)不符合、6kv直流控制系統(tǒng)線路接地、高壓電動機開關手車的合閘接觸器線圈或合閘線圈頻繁燒毀。本文對這幾種故障的產生原因進行分析，并提出了相應的故障排除方法，這對加強6kv高壓電動機的安全可靠運行有著一定的借鑒意義。同時也為其它企業(yè)的技術改造提供了經驗。總之，實現(xiàn)綜合自動化可以全面提高6kv系統(tǒng)的技術水平和運行管理水平，也將必然會成為改造發(fā)電廠的主導技術。

參考文獻

[1]呼長勇.電廠汽動給水泵常見故障分析與排除[J].電工技術，2013，34（10）：54.

[2]賈會榮，路文梅，李鐵玲，王向東.變電站綜合自動化技術[M].北京：中國電力出版社，2012，06：07-08.

[3]李莎，許健.CSC-200系列數(shù)字式保護測控裝置說明書（下冊）[P].北京四方繼保自動化股份有限公司，2007，11：85-92.

[4]李紅奇，蔣仁南，黃林華.嵌入式LonWorks/Ethernet/Modbus網關的研究與設計[J].電子世界，2013，35（04）：121.

[5]陳莉.CSN-031E電廠自動化系統(tǒng)主控單元說明書[P].北京四方繼保自動化股份有限公司，2006，04：02.

[6]張明君，林敏.電力系統(tǒng)微機保護（第2版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011，04：234.

[7]方大千，方立，方成.繼電保護實用技術手冊[M].北京：金盾出版社，2012，03：703.

[8]羅安世.高壓斷路器的分閘、合閘線圈預防燒毀措施[J].電子世界，2013，35（12）：31.

[9]李金伴，林叢，李捷輝，劉青山.供用電技術手冊[M].化學工業(yè)出版社，2009，05：197-198.

作者簡介：徐曉光（1966—），男，滿族，遼寧本溪人，大學本科，機電工程師，現(xiàn)供職于本溪鋼鐵公司發(fā)電廠，主要從事電力系統(tǒng)運行與維護等方面的工作。