通信干擾造成的電機自啟動故障分析

林 湧

（中海油東方石化有限責任公司，海南東方572600）

0 引言

我公司主裝置區低壓柜電動機回路選用上海華建公司的LM310+系列微機電動機保護監控裝置和配套后臺組成低壓MCC控制監控系統。在運行中發現個別電動機在無人操作下出現自行啟動現象，對生產造成了很大影響，帶來了設備和人身安全隱患，據此進行了綜合排查和分析。

1 概述

1.1 保護監控裝置介紹

LM310+系列微機電動機保護監控裝置作為低壓電動機饋線端保護、監測和控制的智能化綜合裝置，其對電動機在啟動和運行中發生的過載、啟動超時、斷相、電流不平衡、堵轉、漏電、單相接地和外部故障等予以保護。同時與后臺結合還能提供操作運行記錄、啟動記錄、故障跳閘記錄、開關量變位記錄等信息，為現代化的設備管理和事故分析帶來了很大的方便。其總線通信功能可以同DCS的服務器或工作站進行數據交換，通信規約為Modbus RTU。

1.2 控制功能

LM310+系列微機電動機保護監控裝置在電動機運行過程中對采集的模擬量和開關量進行運算處理和邏輯判斷，可實現多種控制功能。

網絡遙控功能：得到授權人員，對輸出繼電器R1、R3可以使用指令進行網絡遙控軟操作，R1為分閘繼電器，R3為合閘繼電器。

開關量輸入控制：設定開關量S4、S5具有開關量操作功能，合閘按鈕接入S4，當S4被短接時動作于R3，分閘按鈕接入S5，當S5被短接時動作于R1。

1.3 裝置接線

根據工藝設計要求，我廠電動機啟動可實現兩地控制（圖1），既可通過操作柱現場控制啟動，也可通過遠控裝置（DCS控制即圖中KZ2）啟動。而保護監控裝置RS485通信使用屏蔽雙絞線連接，總線連接方式。

由圖1可知，KZ2遠控點接入開入量S4點實現遠控啟動功能；同一類型裝置RS485通信接線采用并聯接線方式，一對485雙絞線可帶30個回路左右接至低壓通信后臺。

2 電動機自啟現象

2014年2月，我公司風機備用潤滑油泵B101A-RHB（AA407-5）、B101B-RHA（AA407-2）自啟動，使得主備兩臺潤滑油泵同時工作。值班人員反映并無人員進行啟動操作。

圖1 電動機兩地控制原理圖

2.1 事故排查過程

根據現場接線與保護監控裝置可知，電動機啟動方式有：現場操作柱啟動、遠程DCS通過S4啟動、網絡通信啟動。根據事故現象以及值班人員反饋，可排除現場操作柱啟動，那么是否是由于DCS遠程啟動呢？根據保護監控裝置提供的事件記錄功能，查詢為S4點儀表自控啟動，即儀表DCS遠控點接入啟動。通知儀表查找發啟動信號的事件記錄，DCS系統沒有任何啟動記錄，我們一頭霧水，難道是儀表自控執行元件或者直啟連接電纜發生故障了？帶著這些疑問，在排查中又發現氣壓機油箱加熱器C301-YR2（AA410-4）、排煙風機也有自啟現象，保護監控裝置啟動記錄均顯示為S4點電儀聯鎖啟動。加熱器根據設計要求已取消遠程DCS控制功能，并且遠控S4端子也沒有外部連接電纜接線，由此調整排查思路，初步斷定由保護器通信自控異常引起的誤啟可能性最大。經檢測發現，C301-YR2的電動機保護器COM端子帶有220 V交流電壓，而裝置工作電壓為24 V DC，測量其他鏈路的通信線電壓均在40～60 V之間，唯獨此鏈路的通信線RS485電壓為220 V，此鏈路上共有7面低壓柜，發生誤自啟動的回路也均在此通信鏈路上。就此現象咨詢上海華建廠家技術人員，得知此型保護監控裝置設計的RS485通信線負端與開入量公共端COM在內部是連通共用的，據此重點排查此鏈路上各回路的COM端和通信線電壓（圖2）。

2.2 事故原因分析

綜保通信線電壓由何而來？針對此問題，對此通信鏈路上的抽屜回路逐一排查，發現油氣干空冷0209-EA-317B（AA416-5）抽屜拉出后，此鏈路上各回路RS485通信線交流電壓消失，最后查明此回路由于廠家二次回路配線錯誤，導致交流220 V電源引入了保護器的開入量COM端子，進而又通過保護器的RS485通信線傳遞到整個鏈路回路中。

由于RS485通信接線采用總線并聯接入，此鏈路上共有7面柜共用同一通信線，至此對7面柜裝有電動機保護器的近30個回路造成干擾，引起保護器誤動自啟電機。

（1）開關量輸入回路本應為無源節點，由于COM帶有220 V交流電壓擾動，導致開入量輸入節點識別紊亂，出現S4節點偶然識別為閉合，經合閘繼電器R3，導致誤自啟，表觀記錄為S4儀表自控啟動的假象。

（2）RS485接口采用屏蔽雙絞線傳輸，采用差分信號負邏輯：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2～6）V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2～6）V表示。RS485通信接口AB線電壓過高，對網絡通信具有干擾性，而保護監控裝置具有網絡控制功能，此強電干擾也會造成電機誤自啟，出現S4啟動記錄的假象。

排除此接線錯誤后，此通信鏈路通信線及各保護器COM端交流電源消失，再無電機回路誤自啟現象發生，原通信數據包丟失的現象也隨之消失。

圖2 通信線與COM共線

3 結語

LM310+系列微機電動機保護監控裝置發生誤啟、通信傳輸丟包異常等故障，在電氣維護中是很少碰到的，要求我們要重視保護器選型，與制造商深入交流，盡量選用設計完善、抗干擾能力強的產品。