10kV擠壓機微機保護下的故障分析及處理

【摘要】現代化工企業生產中，尤其是聚乙烯和聚丙烯裝置，生產能力高達年產幾十萬噸，這就對裝置的擠壓造粒系統有較高的要求，但是在擠壓系統中可能會因為某臺電動機的故障停機，而導致整條生產線的聯鎖停工，尤其是核心設備擠壓機，為滿足要求，電動機配置在10000千瓦左右，額定電壓10kV，相應其電氣保護系統也相對全面，以滿足生產對設備運行的高要求。

【關鍵詞】故障點;電纜;電容器;擠壓機;保護

1.擠壓機保護系統

10kV擠壓機有一套完整的微機保護系統，在電氣控制中起保護功能的核心單元為綜合保護繼電器，采集電壓及電流信號，通過內部的邏輯編程及整定值設置，實現擠壓機的熱過載保護、短路保護、接地保護、負序保護、堵轉保護，由于電機容量較大，還配置差動保護功能。綜合保護繼電器與變電所的微機保護控制中心通過網絡通訊，將擠壓機的啟動、停止信號，擠壓機的工作狀態、電壓、電流，還有上述的所有保護告警、動作信號全部傳到維護人員的監控電腦上，并伴有聲響報警提示，對擠壓機實現實時監控。

2.發現故障告警

降壓變電站ECS連續收到大量故障告警信息（見表1），電壓異常信號持續約50S，頻率異常信號持續約20S，判斷為降壓變電站10kV "III段供電系統發生短時接地故障。電源配置上，降壓變電站10kV "III段帶只有A班組 聚丙烯 A擠壓機和B班組 聚乙烯 B擠壓機，從故障報文上看，故障持續時間不長，但沒有造成擠壓機的停機，為了避免故障進一步擴大，必須立即查找故障點并予以處理。

表1 后臺報警信息

09：49：32：674 " " " A班組 聚丙烯 A擠壓機 202柜 P241 零序電壓I段動作 " 動作

09：49：32：736 " " " 降壓變電站 "10kV 3#PT 零序過電壓 " " " " " " " " " " " 動作

09：49：32：771 " " " B班組 聚乙烯 B擠壓機 102柜 P241 零序電壓I段動作 " " 動作

09：49：34：233 " " " 降壓變電站 "10kV 3#PT 接地報警 " " " " " " " " " " " " 動作

09：49：49：858 " " " 降壓變電站3#變A柜后備保護RCS9682 裝置報警 " " " " " " " " 報警

09：49：49：884 " " " 降壓變電站3#變B柜保護RCS9681 裝置報警 " " " " " " " " " " 報警

09：49：54：605 " " " 降壓變電站 "10kV 3#PT 接地報警 " " " " " " " " " " " " 動作

09：49：58：033 " " " A班組 聚丙烯 A擠壓機 202柜 P241 零序電壓I段動作 " 返回

09：49：58：172 " " " B班組 聚乙烯 B擠壓機 102柜 P241 零序電壓I段動作 " " 動作

3.處理過程

值班員發現故障報文后，立即向主管領導匯報，啟動應急預案。保護人員對降壓變電站 10kV 3#PT綜合保護繼電器提取故障錄波（如圖1所示），發現10kV A相電壓有短時降低后恢復正常的異常現象，絕非繼電器誤報，初步判斷為系統內有故障點對地放電現象，故障點應該可以看到明顯的灼燒痕跡，故障放電持續時間較短，沒有對整個系統造成較大影響，但這一隱患必須找到故障點并予以排除，防止再次放電，將事故擴大化，損毀設備。

第一步，按照接地故障處理方案，首先對相關3個變電所的設備、電纜進行外觀及溫度檢查，并沿系統管廊進行巡線，嚴查電纜室的電纜進出口及各處拐角，檢查電纜有無外傷或對地放電現象，查找故障點過程中，由于設備帶電運行，只能從外觀查找，但均未發現問題。

第二步，A班組聚丙烯A擠壓機與B班組聚乙烯B擠壓機均有獨立的10kV電力電容器進行功率補償，為了查明故障點，對兩個裝置的電容器進行停電檢查。試驗電工班測試電容本體柜電容量、測試電纜絕緣電阻，經耐壓試驗合格后判斷無異常，電容饋線柜各接線端子也未發現異常。

排除電容器故障后，故障范圍逐步縮小，故障點可能存在于降壓變電站至裝置變電所之間的電纜及開關控制柜，擠壓機電纜，或是電機本體的某一點上。兩套裝置都在運行生產，進行檢查必須要擠壓系統全部停工，領導應急小組組織進行方案評估，明確下一步檢查處理方案。

第三步，協調生產工藝車間，決定對擠壓機停機檢查，先從B班組聚乙烯B擠壓機著手。將B擠壓機 SBB102柜由運行轉檢修，將降壓變電站聚乙烯10kV 1#線由運行轉檢修，試驗班測試饋線電纜耐壓無異常;同時兩面控制柜端子引線檢查均正常。最后對10kV電動機B擠壓機進行開蓋檢查，開蓋后發現電動機A相絕緣損壞。

結束故障處理作業后，恢復聚乙烯度10kV 1#線的送電工作。聚乙烯度擠壓機恢復運行。

圖1 故障錄波

4.事件原因分析

10kV電動機B擠壓機電動機A相電纜頭制作存在缺陷，電機長期運行后絕緣擊穿，電纜引線與電機接線盒距離較小，引起10kV A相對電動機接線殼放電拉弧。其接地故障在持續50秒后，接地弧光熄滅，系統暫時恢復正常。

5.糾防措施

5.1 降壓變電站、各班組值班員嚴密監視ECS系統，對于出現的系統接地信號立即反映并處理。

5.2 降壓變電站值班員近期密切監視10kV Ⅲ段告警信號，出現單相接地信號時，立即執行10kV系統接地應急預案，及時拉開10kV相應出線，避免事故擴大。

5.3 故障電纜由于需在電動機接線盒內預制電纜終端頭，目前無條件處理，計劃在聚乙烯停工轉產或大修時徹底處理，重新制作電纜頭、耐壓試驗后，將該電纜投入運行。

5.4 利用合適停機時機，對全廠其它擠壓機電動機接線開蓋進行檢查確認，在電動機接線盒外蓋處粘貼絕緣護墊，防止電纜及接線端子再次放電拉祜，根據現場情況相應進行處理。

5.5 對于高壓電纜終端頭制作，安排專人現場進行質量控制，避免因電纜終端頭制作質量問題引發故障。

6.結語

化工生產企業對于大型機組，在電氣保護方面要求很高，繼電保護系統必須具備選擇性、迅速性、靈敏性、可靠性，為了限制故障的擴大，減輕設備的損壞，提高系統的穩定性，尤其要求繼電保護裝置具有快速性。從這次故障特點來看，短時間的電纜對地放電，綜合保護繼電器反映準確及時，給故障處理人員一個清晰地查找路線，最終找到故障點并排除。電氣保護功能的發展越加人性化，實現監控保護及通訊功能，電氣維護更加便利。

參考文獻

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