電動機保護允許啟動方法優化改進

(酒鋼集團能源中心，甘肅嘉峪關 735100)

引言

本文對一起電動機故障后再啟動造成系統內同一電壓等級其他設備損壞的事故進行分析，找出了造成事故的原因并提出了幾種對電動機合閘回路改進的方案，經過對比論證選擇一種較為可靠的手段來實現電動機故障后再啟動閉鎖。

1 事件經過

某日酒鋼料場開關站10 kV I 段配出5 甲膠帶機現場啟機，由于膠帶機定子接地故障，啟機后套管零序保護動作跳閘。現場操作人員未了解情況，發現電機沒有轉動起來，4 s 后再次按下啟機按鈕,5甲膠帶機再次合閘于故障，系統過電壓造成同一系統內煉鋼開關站母線PT絕緣薄弱部位擊穿，造成母線三相短路故障，煉鋼開關站電源進線速斷保護動作跳閘，10 kV I 段母線失壓，影響煉鋼工序正常生產。

2 原因分析

這起事故是因為現場啟機合閘于故障，中性點不接地系統一相電壓降低，兩相電壓升高為線電壓，斷路器保護動作后現場人員沒有進行確認，故障點沒有隔離再次啟機造成事故的擴大?？此剖且驗镻T 絕緣損壞，設備本身存在問題，實則是由于人為原因，現場確認不到位，導致二次合閘于故障。如果能控制故障情況下二次啟機，就能夠有效預防事故的擴大。

3 現場摸排

鋼鐵企業有大量的電動機負荷，電動機負荷分為兩種，一種是站內發允許，啟機后允許就撤回，不允許再次合閘的大型電動機，像鼓風機、抽煙機、破碎機；另一種是現場頻繁啟動需要頻繁發允許的小型電動機，像水泵、膠帶機等。而隨著網架的自動化程度提高及站所集中式管理，現在好多10 kV 站所為無人值守站所，這就造成沒有充足的人員去執行此項操作，改為站內允許常發的模式，而上面提到故障都是因為此原因造成。

4 改造方案

針對現存在的問題提出了3套改造方案。

方案一：電動機故障綜保動作跳閘后，保護動作一對備用常開接點TJ 閉合向現場PLC 發送閉鎖合閘指令，現場PLC 接到閉鎖合閘指令后常閉接點打開，合閘回路斷開，不允許現場合閘。

圖1 改造方案一

方案二：增加一塊帶保持中間繼電器1ZJ。1ZJ常閉輔助節點串聯在合閘回路中，電動機故障綜保動作跳閘后，保護動作一對備用常開接點TJ閉合啟動1ZJ，1ZJ 動作后自動保持，常閉接點打開，合閘回路斷開。待崗位值班人員檢查設備后，確認故障已消除，具備啟動條件，通過計算機后臺或者高壓柜向1ZJ 發送恢復命令，1ZJ 復歸后常閉輔助接點閉合，具備現場合閘條件。

圖2 改造方案二

方案三：利用現有與綜保裝置同廠家研發生產的M5025 重動繼電器模塊，將站內原有的高壓柜常發允許信號改為通過M5025 發送允許信號，復歸信號由保護動作一對備用常開接點TJ 提供。當電機故障綜保動作跳閘后，保護跳閘TJ 閉合，M5025 重動繼電器復歸，允許信號撤回，合閘回路斷開，不允許現場再次進行合閘；待崗位值班人員檢查設備正常后，需通過計算機后臺再次發送允許信號，現場收到信號，可進行再次合閘。

M5025 的使用說明：M5025 線圈采用磁保持雙線圈，在裝置遙控接點返回后靠磁保持在置位狀態，輸入一個接點時，可以按要求重動為2對接點或4對接點，接點性質可以為瞬動或自保持。

圖3 改造方案三

圖4 操作回路原理

需要特別注意的是，電動機分閘回路多數接入綜保裝置非電量保護功能，導致現場正常分閘也會復歸允許信號，造成人員頻繁操作。這就需要對保護跳閘出口重新配置，電量保護與非電量保護采用不同的跳閘出口，電動機現場正常啟停機不會復歸允許信號，當保護動作跳閘時允許信號撤回，有效斷開合閘回路。

5 方案論證

方案一對操作回路改動量最小，滿足前期設定的需求，但實際中變電站與電動機現場并不在一起，有的還相差甚遠。這就需要有載體去傳輸這個保護跳閘信號，敷設電纜的工作量非常大，而且成本較高，所以方案一實施較困難。

方案二需要加裝中間繼電器，操作回路改動較大，圖紙變更手續繁瑣。合閘回路加入閉鎖信號，加大了合閘回路產生故障的風險，中間繼電器常閉接點容易因線圈抖動、失電，造成閉鎖信號失效，安全穩定性不高。

方案三中M5025 重動繼電器是性能成熟的設備，很多站所都已在使用，保護裝置遙控允許為瞬動接點，保持時間在200 ms，時間到后便自動返回，滿足長期給允許條件。M5025正常運行時線圈不帶電，這也有效解決了發熱問題。只需要將電量保護跳閘信號接入合閘允許復歸回路，就可實現故障時刻閉鎖合閘。

分析認為方案三回路改動量小，可靠性更高，決定予以實施。

6 現場實施

從不同的五個站所各取樣一塊M5025 重動繼電器進行性能測試。

（1）利用繼電保護試驗儀，對M5025 重動繼電器線圈啟動時間進行檢驗。檢驗數據見表1。

表1 M5025重動繼電器線圈啟動時間

檢驗表明：M5025 型重動繼電器啟動時間30±2 ms。

(2)利用繼電保護試驗儀，對M5025 重動繼電器啟動電壓進行檢驗。檢驗數據見表2。

表2 M5025重動繼電器線圈啟動電壓

檢驗表明：M5025 重動繼電器能夠在65%的額定電壓下正常啟動，滿足現場使用要求。

(3)對M5025 重動繼電器抗振動性能進行測試。首先讓M5025 正常帶電啟動，斷開所有電源回路，讓繼電器自動保持，將數字式萬用表表針接入繼電器出口1-2端子，萬用表檔位調至電阻檔進行測試，使用工具對JD1 和JD2 進行多次敲擊，觀察萬用表數值顯示，萬用表數值無明顯的變化。

(4)組織人員對料場3臺膠帶機允許回路進行改造，提前繪制好改造圖紙，并經審核通過，由技術人員編制改造施工方案，根據改造圖紙完成電動機啟動回路改造工作。最后對整個啟動合閘回路做調試試驗，驗證其工作的可靠性，通過現場的分、合閘操作確認其正確工作。

7 結論

通過對電動機允許合閘回路的優化改造，結合現場實際應用，確定了此次改造方案能夠避免電動機再次合閘于故障的發生，提高了供電可靠性，保證了設備安全運行。