高壓電動機微機綜合保護裝置防二次啟動技術改造

孫昌穩,　周愛存,　白軍同

唐山三友氯堿有限責任公司　河北唐山　063305

高壓電動機微機綜合保護裝置防二次啟動技術改造

孫昌穩,周愛存,白軍同

唐山三友氯堿有限責任公司河北唐山063305

針對電動機設備故障跳閘情況下經常再次啟動，即二次啟動的問題，對現有高壓電動機微機保護裝置及控制電路進行了技術改造。對改造方案進行了介紹，對控制電路原理進行了分析。這一技術改造確保了設備運行的安全性。

高壓電動機；繼電保護；技術改造

我公司共有64臺高壓電動機，電壓等級為 10kV,功率為250～1300kW。這些電動機全部為廠控重要設備，此類電動機的安全穩定運行是生產正常進行的重要保證。電動機安全保護采用了微機綜合保護裝置，分別安裝于每臺設備的10kV開關柜上，這一裝置的保護功能有過電流、過電壓、低電壓、零序、負序、堵轉、啟動時間過長等[1]。運行中發現，電動機在啟動及運行過程中，當發生故障而觸發微機綜合保護裝置保護動作時，電動機停止運轉。由于操作人員缺乏電氣知識，在沒有查明停機原因的情況下會再次按下啟動按鈕，對設備造成二次沖擊，導致事故擴大[2]。為了保護設備，經多方調研，筆者與微機綜合保護設備生產廠家共同開發研制了帶有防二次啟動保護功能的微機綜合保護裝置。

1　微機綜合保護裝置構成及功能

微機綜合保護裝置采用型號為ESM-621的微機綜合保護電路板，其基本結構由六部分構成： 模擬量插件、中央處理器(CPU)插件、電源插件、出口繼電器插件、操作箱插件、操作面板[3]。

故障保護功能包含過電電流一、二、三段，過電壓，低電壓，堵轉，啟動時間過長，零序過電壓、過電流，低頻，控制回路斷線，電壓互感器斷線保護等。每一類保護功能有自身特定的邏輯關系，邏輯關系程序存儲在CPU插件的只讀存儲器中。CPU判斷模擬量數據是否達到保護定值，參與邏輯關系解析，通過出口繼電器執行保護動作[4]。保護定值的設定、投入、退出，邏輯關系的選擇，出口繼電器動作的投入、退出等全部在操作面板上設置，方便直觀。

2　原保護功能存在的問題

原微機綜合保護裝置的動作過程如下： 當電動機啟動或處于運行狀態時，現場設備異常導致保護動作發生，斷路器跳閘，電動機停轉，然后保護復位[5]。由于化工企業生產連續性要求較高，單臺設備故障可能會引起整個生產系統的電氣設備連鎖跳閘。此情況下，車間操作人員通常會馬上按下現場啟動按鈕，使電動機二次啟動。由于電動機全部采用直接起動方式，堵轉電流是額定電流的4～7倍，啟動過程中對電網及設備本身沖擊極大[6]。

3　防二次啟動邏輯關系

防二次啟動邏輯關系框圖如圖1所示。當保護裝置檢測到大于相應保護定值的信號時，若同時滿足保護其它判據條件，CPU會發出指令，通過隔離電路驅動出口繼電器動作，從而完成開關跳閘或報警輸出[7]。同時，CPU再輸出一個指令通過隔離電路驅動總出口繼電器動作，驅動閉鎖繼電器動作，防二次啟動控制電路投入運行。此過程完成后，CPU復位，出口繼電器和總出口繼電器同時復位，保護裝置恢復到正常狀態。防二次啟動控制電路運行時，若操作工再次按下啟動按鈕，雖然保護裝置可以執行啟動程序，但開關柜合閘回路受到防二次啟動控制電路的控制，不能合閘，電動機無法啟動，只有當工作人員排除電氣故障，按下復位按鈕后，防二次啟動電路才退出運行。

圖1　防二次啟動邏輯關系框圖

4　防二次啟動控制電路原理

為了防止電動機二次啟動，對我公司微機綜合保護裝置內的電動機繼電控制原理進行了技術改造，如圖2、表1所示。在控制回路內增加閉鎖繼電器KA2，其基本控制過程為： 當斷路器S9閉合，運行到工作位置時，操作人員按下現場電控箱的啟動按鈕，則現場電控箱內KA3繼電器線圈得電，其常開觸點閉合，KA1和KT1繼電器線圈得電，KA1常開觸點閉合，微機綜合保護裝置電路板的A2端口接收到合閘信號，斷路器合閘，電動機運行。經延時后KT1觸點斷開，電動機保持運行狀態，停機命令通過KA3的常閉觸點輸入到保護裝置的A9端口進行分閘，此外集散控制系統(DCS)急停、現場急停也通過A9端口進行分閘[8]。KA2為閉鎖繼電器，當電動機啟動或運行過程中由于故障造成保護動作時，斷路器跳閘，保護出口繼電器的C1、C2觸點閉合，KA2繼電器線圈得電吸合，并且通過KA2常開觸點閉鎖繼電器。KA2常閉觸點打開，斷路器的合閘回路不能形成通路，此時即使操作人員繼續按下啟動按鈕，電動機也無法啟動[9]。只有當電氣檢修人員排除故障后，按下復位按鈕SB1，閉鎖繼電器KA2線圈失電，電動機才能正常啟動。

圖2　防二次啟動控制電路原理圖

代號名稱型號元件位置Mn微機綜合保護電路板ESM-621安裝于開關柜二次元件室1ZK,1KK轉換開關ED-9500智能操控裝置配套安裝于開關柜二次元件室QA1,QA2斷路器C65N-63/2P,6A安裝于開關柜二次元件室QF真空斷路器VS1安裝于開關柜一次單元KA1,KA2中間繼電器MKS2XTN-11,各為一開一閉安裝于開關柜二次元件室KA3中間繼電器MKS2XTN-11,一開一閉線圈安裝于現場電控箱,觸點安裝于開關柜二次元件室KT1時間繼電器H3Y-2安裝于開關柜二次元件室SB1復位按鈕安裝于開關柜二次元件室2HK現場急停安裝于現場電控箱HQ斷路器合閘線圈斷路器附件TQ斷路器跳閘線圈斷路器附件XB1跳閘壓板安裝于開關柜1HKDCS急停安裝于主控室

5　結束語

根據防二次啟動原理，我公司對現有64臺電動機微機綜合保護裝置的繼電控制回路進行了技術改造，并由微機綜合保護電路板生產廠家對CPU程序進行更新。保護裝置其它元件不需要改動，在較少投資的情況下完成了改造升級[10]。此外，在原電動機開關柜內加裝閉鎖繼電器，按照新原理圖合理布置配線，施工比較簡單。通過微機綜合保護裝置及繼電控制回路的改造，使電動機保護控制回路具備了防二次啟動的新功能。改造后的微機綜合保護裝置不僅具有過電流、過電壓、低電壓、低頻、控制回路斷線、電壓互感器斷線、堵轉、過載保護功能，而且具有了防二次啟動功能。改造完成后，設備運行情況良好，沒有再發生由于操作工誤操作造成電動機二次啟動的故障，最大限度地保證了設備的安全運行。

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(編輯： 丁罡)

Aiming at the issue of frequent restarting of the motor due to tripping caused by motor failure i.e. the secondary starting, the existing microcomputer protection device and control circuit for high-voltage motor have completed a technical innovation. The innovation scheme was introduced, and the principle of the control circuit was analyzed. This technical innovation can ensure the safety of the equipment in operation.

HVMotor；RelayProtection；TechnicalInnovation

TM77

B

1674-540X(2017)04-058-03

2017年7月

孫昌穩(1972—)，男，本科，工程師，主要從事高低壓配電運行管理工作，E-mail: 18733333137@163.com