一起大電機啟動導致海上石油平臺停電事故分析

王慶新　呂應剛

摘 要：海上石油平臺電網屬于有限源容量小電網，在大電機等大型負荷沖擊時容易引起事故，本文通過一起某海上石油平臺大電機啟動時導致平臺失電事故，分析引起事故原因，并對引起事故的繼電保護整定提出優化方案，避免類似事故發生。

關鍵詞：海上石油平臺;繼電保護;大電機啟動

1 事件簡述

某海上石油A平臺未設置主電站，由B平臺通過一臺35/10.5kV 8000kVA變壓器為A平臺供電，變壓器原邊關VCB412，副邊開關VCB423，A平臺海纜接線箱將電源通過VCB1和VCB2分別引至A段和B段10.5kV母排;A段母排設置有三臺變壓器，分別為：1臺10.5/3.3kV，2000kVA、2臺10.5/0.4kV，2000kVA變壓器;B段母排設置有1臺10.5/0.4kV，2000kVA變壓器和1臺1250kW注水泵大電機，正常啟動是軟啟動。

在A平臺啟動1250kW注水泵電機數秒后，B平臺過流保護報警并跳閘，VCB412開關的P127綜保有過流報警并有跳閘輸出信號，VCB412記錄沖擊電流154.7A。

2 事故分析

A停電后，迅速組織故障排查，由于是變壓器過流保護報警，首先檢查變壓器、線路等電氣一次設備，檢查結果均顯示一切正常，因此懷疑本次事故是單純繼保設置問題，以下是相關繼保定值及排查過程。調取相關開關的繼保定值及相關參數：

VCB412：電壓35kV、CT變比200/1、過流保護1.25A（I>）/ 2.3秒、過負荷保護0.73A（I>>）/10秒;

VCB423：電壓10.5kV、CT變比500/1、速斷保護4.72A/0.6秒、過流保護1.66A/2.3秒;

VCB1：電壓10.5kV、CT變比600/1、過流保護1.5A/2.0秒;

VCB2：電壓10.5kV、CT變比1000/1、過流保護1.04A/ 2.0秒;

B平臺VCB412配置有兩段電流保護，短延時過電流1.25A，折合35kV為250A，2.3s跳閘，長延時過電流作為變壓器過負荷保護，設置為0.73A，折合35kV為146A，10s跳閘。

B平臺VCB423作為變壓器下口開關，設置有短延時速斷和過電流保護，短延時速斷折合35kV為708A，0.6s跳閘，過流保護折合35kV為249A，2.3s跳閘。

A平臺老系統進線開關VCB1設置過電流保護，折合35kV為270A，2s跳閘。

A平臺外掛進線開關VCB2設置過電流保護，折合35kV為312A，2s跳閘。

從報警信息可知，實際事故電流是154.7A ，觸發B平臺VCB412過負荷保護（146A），引起跳閘，平臺其余開關定值均大于事故電流，且上下級互相配合，因此沒有觸發。

從上述分析可知，變壓器過負荷保護定值問題導致此次大電機啟動事故，并且暴露了兩個問題：要不要設置過負荷保護、過負荷保護定值設置是否合理。

首先分析是否需要設置過負荷保護。根據GBT50062-2008電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范4.0.15規定，容量在0.4MVA及以上并列運行的變壓器或作為其他負荷備用電源的單獨運行的變壓器，應裝設過負荷保護，同時要求“在無經常值班人員的變電站，過負荷保護可動作跳閘或斷開部分負荷”。

其次分析過負荷保護定值設置是否合理。根據變壓器保護整定公式：

其中：：接線系數，此處取1;：返回系數，一般取0.85～0.9;：變壓器高壓側額定電流，A;：CT變比。

變壓器額定電流=132A，經上述公式計算，整定值一次為：146～155A，因此設置的過負荷定值符合要求。過負荷跳閘時間規定“保護裝置的動作時間一般定時限為9～15s”，現定值設置為10s，也在規定之內，但是未滿足“應躲過允許的短時工作過負荷時間，如電動機啟動或自啟動時間”規范要求，過負荷定值恰恰忽略了此條規定，沒有躲過電機啟動時間引起過負荷跳閘。

3 結論及改進

通過上述分析，引起本次事故的原因是變壓器繼保定值問題，主要是變壓器過負荷定值設置時間不合理，沒有躲過電機啟動時間。對于事故的改進措施如下：

①修改過負荷保護時間定值，按照大電機啟動實際時間計算，本文建議躲過軟起最長時間30s設置;②過負荷保護建議設置為報警，因為變壓器都帶有溫控器保護，在一定的過載時間內，可以通過人為干預解決過負荷問題;③選用合理的軟啟動裝置，本文事故電流推算到電機側，發現電機啟動電流達到額定電流的4.5倍左右，軟起效果不明顯，對于海上平臺這種有限源電網，造成壓降持續偏大，啟動困難，線路等設備長時間過載;④建議平臺供電變壓器容量與下級大電機的容量要匹配，避免啟動電機造成變壓器嚴重過載或平臺壓降過大，啟動轉矩不夠而堵轉事故。

4 結束語

綜上所述，海上石油平臺電網屬于有限源容量小電網，在大電機等大型負荷沖擊時容易引起事故，為避免類似事故發生，應重點做好繼電保護整定核查工作，并在設計時對變壓器容量和電機進行匹配設計，電機軟啟動裝置選型要選擇合理啟動方式，減少啟動電流對系統沖擊。

參考文獻：

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[2]李鵬.微網技術應用與分析[J].電力系統自動化，2009（20）.