南水北調臺兒莊泵站設備保護誤動作分析

任慶旺，呂曉理，陳 偉

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

臺兒莊泵站工程為南水北調東線工程大型調水泵站，位于山東省棗莊市境內，其主要任務是抽引駱馬湖來水通過韓莊運河向北輸送，以實現南水北調東線工程向北調水的目的，結合排澇并改善韓莊運河的航運條件。臺兒莊泵站為大（1）型泵站，工程等別為Ⅰ等，共設5套水泵機組，4用1備，總裝機容量1.2萬kW。在南水北調大型調水泵站中，主設備保護是泵站設備的重要組成部分，也是泵站主設備安全穩定運行的可靠保障。本文針對南水北調東線臺兒莊泵站因保護中電氣回路接線不規范、保護邏輯程序設計不合理所引起的兩起保護誤動作典型事件進行分析。

1 變壓器溫度保護誤動作事件分析

1.1 事故經過

2015年5月6日，臺兒莊泵站機組正常運行中。17時30分，正常運行的2#主變壓器進出線兩側斷路器突然跳閘，變壓器切出，停止運行，后臺顯示“2#主變開關箱定子溫度過高”報警信息。

1.2 運行情況

1）氣象條件。當天天氣為小到中雨，有雷電發生，這種氣象極容易引起高壓電氣設備、各類線纜等的絕緣能力降低。2）運行情況。通過詢問現場運行值班人員，事故發生前，主變壓器運行一切正常，且無運行工況調整及設備投切等操作。

1.3 現場檢查

1）現場溫度儀表及變壓器檢查。變壓器本體所裝設溫度測量保護儀表溫度保護整定值為105℃，變壓器運行最高溫度為48℃，未達到保護上限值。事故發生后，現場人員采用紅外測溫儀對變壓器本體溫度及時進行了測量，本體溫度為43.9℃，無明顯異常。2）后臺及保護檢查。后臺保護動作信息為“2#主變開關箱定子溫度過高”，但調閱事故發生時變壓器組運行情況，其運行溫度為46.96℃，未超過保護上限值。保護裝置顯示“主變溫度過高保護動作”，動作出口K707、K907。3）保護儀表信號線纜檢查。經測量，現場保護儀表信號線纜出口有報警信號輸出，解除電纜后，測量保護儀表信號輸出端子，無報警信號輸出。由此發現，保護儀表信號線纜存在問題。單獨測量信號線纜，發現信號線纜各線芯之間存在短路，導致溫度保護回路導通，輸出“主變溫度過高”信號。

1.4 保護誤動作原因分析

根據上述現場檢查情況，主要原因為現場溫度測量保護儀表信號輸出電纜線芯間短路，導致保護裝置接收錯誤信號，觸發保護動作。經進一步檢查，現場溫度測量保護儀表XMT信號輸出電纜中間存在接頭，設備安裝施工期間，僅采用絕緣膠帶進行了簡單處理。經長時間運行，電纜護管老化損壞，電纜接頭處絕緣膠帶亦老化失效，加之事故發生時，天氣為小到中雨，雨水順著破損的電纜護管流到電纜接頭處，導致接頭處線纜線芯之間發生短路，保護裝置P632接收到錯誤的保護信號，立即出發保護動作，開關控制柜跳閘回路閉合，斷路器跳閘，1#主變切出，后臺系統顯示保護報警、斷路器動作信息。

2 電機溫度過高誤報警事件分析

2.1 事故經過

2015年4月27日，臺兒莊泵站機組正常運行中。9時36分18秒，正常運行的3#主電動機突然跳閘，停止運行，后臺顯示“3#機組電機軸瓦溫度過高（跳閘）75℃”報警信息。

2.2 運行情況

1）機組運行工況。事故發生前，主電機電源電壓為10.67kV，定子A相電流為77.2A，B相電流為77.0A，C相電流為76.0A，勵磁電壓為125V，勵磁電流為150.8A，電機運行功率為1308kW。主電動機運行電壓、電流及功率均未超額定值。2）運行情況。通過詢問現場運行值班人員，事故發生前，3#主電動機運行一切正常，且無運行工況調整等操作。3）負載情況。事故發生前，泵站進水池水位為22.72m，出水池水位為25.05m，水泵機組揚程為2.33m，流量為31.4m3/s，揚程、流量均無明顯波動。

2.3 現場檢查

1）后臺檢查。后臺保護動作信息為“3#機組電機軸瓦溫度過高（跳閘）75℃”，調閱事故發生前后3#主電動機軸瓦溫度數據，推力瓦6在事故發生時，出現溫度增大突變，溫度值為98℃，隨即恢復正常溫度，其余測點溫度正常。2）保護檢查。保護裝置指示燈LED8亮，顯示“機組冷卻水中斷、失步、溫度過高保護動作”。3）溫度傳感器及信號線纜檢查。經檢查發現，主電動機本體溫度測量端子箱處，對應推力瓦6溫度測點的端子緊固螺絲存在松動，在人員觸動溫度信號傳輸電纜時，溫度巡檢儀信號入口處溫度信號存在波動。

2.4 保護誤動作原因分析

1）主要原因。主電動機溫度測量回路中，自主電機本體溫度測量端子箱至溫度巡檢儀之間的線纜為單股多芯硬銅線，該線纜直接采用普通端子排壓接，屬于硬連接，機組長時間運行，其震動造成個別端子排壓接螺絲松動，溫度信號電纜與端子排接觸電阻產生增大突變，導致溫度測量信號傳輸整條線路電阻增大，溫度巡檢儀測得該測點溫度值產生增大突變值，輸出給LCU柜，LCU柜根據溫度增大突變值進行邏輯判斷，觸發了機組溫度高保護，導致機組跳閘。

2）次要原因。主電機溫度保護邏輯判斷設置存在一定缺陷，無容錯設計。主電動機共設有12個定子溫度測點，所有測點數據在保護邏輯判斷設置中，均為單獨監控、判斷和發出報警或動作，測點之間為或邏輯關系，而不是與邏輯關系，單獨一個測點發生問題就會觸發后臺保護動作。

3 防止保護誤動作建議

1）先行對主變壓器現場溫度測量保護儀表XMT信號輸出電纜中間接頭處進行有效的絕緣處理，保證設備正常運行。在設備停運檢修期間，及時將存在中間接頭的現場溫度測量保護儀表XMT信號輸出電纜更換為整根電纜，徹底消除發生類似誤動作事件的隱患。

2）設備日常維修養護中，應定期對主電動機溫度信號測量回路（尤其是電阻式溫度傳感器）端子進行檢查，緊固端子螺絲，確保整個測量回路電阻值在規定范圍內。對主電動機本體溫度測量端子箱處電纜連接方式進行改進，將硬連接改為軟連接，防止由于機組運行震動，導致端子緊固螺絲松動，引發溫度保護誤動作。

3）優化主電動機溫度保護邏輯判斷設置，將單點單次判斷模式，優化為多點連續判斷模式，提高溫度保護的容錯性、可靠性。

4）年度電氣設備預防性試驗期間，對設備保護、測量、控制等回路中的電纜進行電阻、線芯間絕緣等檢查。