一起高壓電動機(jī)保護(hù)誤動作分析

于洪乾 閆祥申 趙小偉

?

一起高壓電動機(jī)保護(hù)誤動作分析

于洪乾 閆祥申 趙小偉

（萬華化學(xué)（寧波）有限公司，浙江寧波 315812）

本文介紹一起高壓電動機(jī)運(yùn)行期間跳閘事件，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際及后期試驗(yàn)進(jìn)行研究分析，找出低電壓保護(hù)誤動原因并提出解決對策，為電動機(jī)保護(hù)邏輯設(shè)計提供借鑒與參考。

高壓電動機(jī)；跳閘；低電壓保護(hù)

2016年4月20日，某公司變電站試驗(yàn)人員在從事技改新增高壓柜繼電保護(hù)試驗(yàn)期間運(yùn)行中的3臺高壓電動機(jī)跳閘。其中關(guān)鍵設(shè)備空壓機(jī)的跳停直接導(dǎo)致下游主產(chǎn)品被動降負(fù)荷2h，公司產(chǎn)業(yè)鏈配合調(diào)整，事故最終導(dǎo)致主產(chǎn)品產(chǎn)量損失300t，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬元。對跳閘事件的分析有助于查清事故原因，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，防止再發(fā)生類似事故。

1 系統(tǒng)簡介

該公司高壓電動機(jī)普遍采用10kV電壓等級。10kV系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行方式，10kV母線側(cè)設(shè)置了母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，當(dāng)其中一路電源故障或停電時，母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)通過備自投裝置邏輯控制自動投入運(yùn)行。本次事故發(fā)生在其中一段母線上，另一段母線設(shè)備正常運(yùn)行。高壓電動機(jī)保護(hù)裝置采用西門子公司生產(chǎn)的7SJ68微機(jī)保護(hù)裝置。電動機(jī)（異步）保護(hù)配置包含電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓保護(hù)等。本次事故中跳閘的3臺高壓電動機(jī)均為異步電動機(jī)。

2 事故過程

14∶36分試驗(yàn)人員在變電站對技改新增高壓柜進(jìn)行CT耐壓試驗(yàn)時導(dǎo)致10kV Ⅰ段母線PT二次總開關(guān)ZKK（以下簡稱ZKK）跳閘。

14∶41分電氣值班人員在對ZKK開關(guān)進(jìn)行復(fù)位時造成C112、C100、H060C等3臺運(yùn)行高壓電機(jī)跳閘，跳閘原因是“低電壓保護(hù)動作”。10kV Ⅰ段其余8臺運(yùn)行高壓電機(jī)綜保裝置“低電壓”保護(hù)指示燈均被點(diǎn)亮，但斷路器未跳閘。

3 事故分析

3.1 ZKK跳閘分析

1）試驗(yàn)前隔離措施中未將F47柜內(nèi)PT二次開關(guān)1JKK（以下簡稱1JKK）斷開。10kV Ⅰ段PT系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 F47柜1JKK狀態(tài)

2）試驗(yàn)人員在進(jìn)行CT試驗(yàn)時出現(xiàn)誤操作。本應(yīng)將本柜CT二次側(cè)短接對地，結(jié)果將PT二次側(cè)短接對地，導(dǎo)致短路瞬間電流較大。

3）上下級開關(guān)保護(hù)配合不合理。ZKK使用的開關(guān)額定電流（N）為3A，動作曲線B（圖2所示），動作電流為3～5倍N，即9～15A。F47柜內(nèi)PT開關(guān)1JKK額定電流為1A，動作曲線C，動作電流5～10倍N，即5～10A。上下級兩個開關(guān)動作電流有重疊部分，在短路電流較大時動作沒有選擇性。該事件中上級ZKK開關(guān)優(yōu)先動作跳閘。

3.2 ZKK復(fù)位時3臺運(yùn)行設(shè)備誤跳閘分析

ZKK復(fù)位后，11臺運(yùn)行設(shè)備只有C112、C100、H0601C等3臺設(shè)備跳閘，跳閘原因?yàn)椤暗碗妷簞幼鳌薄?/p>

高壓電機(jī)低電壓動作條件如下。

1）PT開關(guān)無閉鎖信號（閉鎖信號指PT二次開關(guān)輔助接點(diǎn)跳開或斷開，開關(guān)在合位即表示無閉鎖信號發(fā)生）。

2）無PT斷線信號。

3）三相電壓小于動作值。

圖5 低電壓動作條件

運(yùn)行設(shè)備誤跳閘可能的原因分析如下。

ZKK復(fù)位前，低電壓3個條件的狀態(tài)如下。

1）運(yùn)行設(shè)備1JKK開關(guān)未跳閘，PT開關(guān)無閉鎖信號。

2）PT三相斷線的判斷條件是＜8V且＞0.25A。ZKK跳閘后為0，運(yùn)行設(shè)備工作電流＞0.25A，PT斷線信號條件滿足，即無PT斷線信號不滿足。

3）ZKK跳閘后，三相電壓為0V，低于動作值（60V）。

由上述分析可知，ZKK復(fù)位前低電壓條件1）與條件3）均滿足。

ZKK復(fù)位后，PT斷線信號與低電壓故障信號同時開始復(fù)歸。首先當(dāng)電壓恢復(fù)至大于8V后PT斷線信號條件不滿足（即無PT斷線條件滿足），此時低電壓條件2）3個條件均被滿足后低電壓保護(hù)出口。

在電壓繼續(xù)恢復(fù)至大于低電壓動作值（60V）后，低電壓動作才開始復(fù)歸，保護(hù)動作出口取消。下面從兩種情況進(jìn)行推理分析。

1）若低電壓保護(hù)從出口到出口取消的時間間隔小于真空斷路器的固有動作時間，則斷路器不會 動作。

2）若低電壓保護(hù)從出口到出口取消的時間間隔大于真空斷路器的固有動作時間，則斷路器將會動作跳閘。運(yùn)行中跳閘的3臺設(shè)備即屬于情況2），其余運(yùn)行設(shè)備未跳閘屬于情況1）。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

選取與事故站設(shè)備狀態(tài)相近的另外一個非關(guān)鍵站，通過模擬4月20日事故時的狀態(tài)，進(jìn)一步驗(yàn)證事故原因。

4.2 試驗(yàn)對象

兩個站開關(guān)柜廠家一致、投運(yùn)時間一致、綜保裝置保護(hù)配置一致，可以作為試驗(yàn)對象。選取B11、B13柜作為試驗(yàn)對象。

4.3 試驗(yàn)工具

繼保之星1套，萬用表1臺。

4.4 試驗(yàn)步驟

以B11柜為例。

1）將B11柜的電流信號、電壓信號連接片斷開。

2）給B11柜故障繼電器KOF1加直流220V電壓，測量KOF1的動作時間。

3）給B11柜7SJ68綜保裝置加電流信號（0.3A）及電壓信號（100V）。

4）斷開電壓信號。

5）1min后，恢復(fù)電壓信號ZKK，記錄7SJ68綜保裝置狀態(tài)、斷路器狀態(tài)、指示燈狀態(tài)。

6）重復(fù)3）至5）步驟10次，記錄結(jié)果，見表1。

表1 B11開關(guān)柜試驗(yàn)結(jié)果

備注：10次試驗(yàn)中2次斷路器跳閘。

B13柜試驗(yàn)步驟同B11柜，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 B13開關(guān)柜試驗(yàn)結(jié)果

備注：10次試驗(yàn)中2次斷路器跳閘。

表1、表2兩組試驗(yàn)結(jié)果表明：

1）20次試驗(yàn)中低電壓保護(hù)出口均動作說明ZKK復(fù)位時，PT斷線閉鎖復(fù)歸先于低電壓保護(hù)復(fù)歸，否則高壓電動機(jī)低電壓動作條件2）不滿足。

2）故障繼電器KOF1出口命令維持時間≥13ms時，斷路器即會動作跳閘。

5 對策措施

從以上分析及試驗(yàn)可以看出，7SJ68綜保裝置低電壓保護(hù)邏輯設(shè)置時考慮到電壓丟失時閉鎖跳閘信號，但前期設(shè)計時未考慮到電壓復(fù)歸時閉鎖解除與動作出口復(fù)歸二者的配合時限問題。對策措施 如下。

1）短期措施。在母線PT柜處張貼“PT二次開關(guān)跳閘復(fù)位前，必須臨時解除運(yùn)行設(shè)備低電壓保護(hù)壓板，待保護(hù)復(fù)歸后投入低電壓保護(hù)壓板”。

2）長期措施。高壓電機(jī)綜保裝置PT斷線閉鎖解除邏輯中增加100ms短延時并測試，確保PT二次開關(guān)跳閘復(fù)位時不會引起保護(hù)誤動聯(lián)鎖設(shè)備跳閘。

6 結(jié)論

本文對現(xiàn)場一起高壓電動機(jī)低電壓保護(hù)誤動作事件進(jìn)行了分析，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證找出故障原因，在此基礎(chǔ)上提出了對策措施，為同行業(yè)電動機(jī)保護(hù)邏輯設(shè)計提供借鑒與參考，以避免同類事件再次 發(fā)生。

[1] DL/T 584—2007. 3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程[S].

[2] 嚴(yán)俊. 10kV變電所直流操作電源容量計算[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(1): 131-133.

[3] 房家才, 王善菊, 房家睿. 西門子7SJ62綜保低電壓保護(hù)誤動檢查分析[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(3): 123-125.

[4] 榮命哲, 楊飛, 吳翊, 等. 直流斷路器電弧研究的新進(jìn)展[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2014, 29(1): 1-9.

[5] 李俊峰, 蘇秀蘋, 鄭新芳, 等. 基于觸頭動態(tài)接觸壓力的觸頭彈跳分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2015, 30(9): 138-144.

Analysis about a High Voltage Motor Protection Fault Trip

Yu Hongqian Yan Xiangshen Zhao Xiaowei

(Wanhua Chemical (Ningbo) Co., Ltd, Ningbo, Zhejiang 315812)

This paper introduces a tripping event during the operation of high voltage motor. Combined with field practice and the later test, we find out the reason of low voltage protection malfunction and propose solutions, which provide reference for the design of motor protection logic.

high voltage motor; trip; low voltage protection

于洪乾（1983-），男，江蘇鹽城人，工程師，中國礦業(yè)大學(xué)自動化系本科畢業(yè)，從事設(shè)備管理工作。