晃電導致二期脫鹽2#變壓器跳閘故障分析

王帥 蔣祥 陶小永

海洋石油富島有限公司，中國·海南 東方 572600

1 引言

中海石油化學有限公司二期脫鹽水裝置（簡稱脫鹽水裝置），負責給80萬噸化肥二期尿素裝置、年產60萬噸甲醇一期裝置、以及甲醛裝置、干冰裝置等附屬裝置供應脫鹽水，對裝置運行的可靠性和穩定性要求比較高[1]。

此裝置由0.4KV脫鹽水變電所供電，變電所為I段和II段進線分段運行，母聯備自投的運行方式，兩段進線分別由兩臺630KVA變壓器供電（見圖1）。

圖1 脫鹽水供電系統圖

2 故障現象

2022年7月12日14點42分，二期總變110kV 1#進線外網海油I線系統遭受雷擊故障晃電。二期脫鹽變電所備自投動作成功，I段進線跳閘斷開，母聯備自投動作合閘成功，但是導致II號變壓器正常反時限電流保護動作跳閘，最終1#進線晃電后電壓恢復正常，但脫鹽水I段進線斷路器已備自投動作跳閘斷開，母聯斷路器備自投動作合閘，II段進線斷路器合閘狀態但是上端變壓器已經跳閘失電，二期脫鹽變電所兩段母線全部失電，變電所停運，脫鹽水現場所有電機停止[2]。

3 故障過程推斷

二期脫鹽水變電所母聯備自投保護器由福州富昌維控電子科技有限公司的LX3V-2416MR-A型PLC來實現，通過PLC梯形圖分析可以得出，進線失壓動作后進線斷路器分閘延時為0.8s，母聯合閘時間為進線分閘后0s，結合最終變電所的各開關及保護動作狀態可以推斷出晃電發生后二期脫鹽水各設備保護動作過程如下：

①I段進線出現晃電時，脫鹽水變電所母聯備自投檢測到進線失壓保護動作，經過0.8s延時將I段進線斷路器QF1分閘。

②I段進線斷路器QF1分閘后保護立刻使母聯斷路器QF3合閘，備自投動作完畢，此時運行方式為II進線帶母聯運行[3]。

③經過0.9s，脫鹽水II段變壓器反時限過流動作跳閘，脫鹽水II段進線失電，此時脫鹽水I段和II段母線均不帶電，整個變電所停電。

④變電所停電后現場用電設備停止運行，工藝人員主控及現場嘗試啟動電動機失敗，然后公用工程工藝通知電氣二期脫鹽所有電機無法啟動。

⑤電氣人員到達脫鹽水變電所現場發現變電所所有饋線抽屜綜保停電無顯示，運行狀態為I段進線分閘、母聯合閘、II段進線合閘，但是II段進線上側電壓值為0V，I段進線上側電壓晃電后恢復正常電壓420V，二期脫鹽整個變電所停電[4]。

4 處理過程及故障分析

應急處理過程：

①發現故障后，電氣人員去循環水變電所檢查發現脫鹽水2#變壓器柜（0610）斷路器已分閘，綜保出現“IDMT正常反時限過電流動作”報警，查看事件記錄為：157A反時限過電流動作跳閘，動作時間為920ms（見圖2）。

圖2 脫鹽水2#變壓器時間記錄

②因公用工程著急開車，且晃電后其他裝置變電所故障也較多需要趕快處理，暫時將二期脫鹽水變電所倒閘為I段進線帶母聯運行，變電所恢復供電，保證工藝開車[5]。

故障分析：

通過對脫鹽水2#變壓器綜保故障錄播分析可得：

結合當時變電所保護和開關動作的狀態和現場電動機運行情況，分析脫鹽水2#變壓器跳閘的原因。

①二期脫鹽現場運行電動機均在自動位，I段進線晃電時設備接觸器失電跳閘后主控啟動信號仍然保持，備自投動作后，I段母線得電，故障前I段運行所有設備同時啟動，啟動電流太大導致變壓器過載，反時限保護動作跳閘（見表1）。

表1 晃電時脫鹽水I段負荷表

由表1數據分析可知，I段所有運行電機額定電流總和為：376A，按照啟動電流是額定電流7倍計算可知，I段運行電機同時啟動時電流為：

II段啟=2632A

②晃電備自投動作時，脫鹽水II段負荷大約為：Ⅲ段=300A。

由以上1和2兩條的電流值可計算備自投動作時，II段進線總負荷電流為：

II段啟+Ⅲ段=2632+300=2932A

換算到變壓器6KV側電流為：

I2#變6KV=2932/(6000/400)=195.5A

脫鹽水2#變壓器額定電流為：

In=60.6A

正常反時限過流保護整定值為：

Ieb=80A

K=0.1

通過正常反時間計算公式計算得到反時限過電流動作時間為：

t=776ms

綜上所述：電動機啟動時間大約為2s左右，776ms的動作時間根本無法躲過電動機啟動的時間，所以導致脫鹽水2#變壓器反時限動作跳閘。

通過對圖1脫鹽水2#變壓器的故障錄播數據分析可以看出，反時限過電流保護動作時間大約為850ms，此動作時間與分析結論數值比較接近，所以分析比較合理。脫鹽水2#變壓器綜保故障錄播見圖3。

圖3 脫鹽水2#變壓器綜保故障錄播

5 整改方法

①將部分電機打手動運行，減少晃電時每段自啟動電動機啟動電流，盡量躲過變壓器反時限過電流的時間[6]。

②在設備和技術條件允許的情況下，調整變壓器的反時限保護參數，增加動作時間。

③備自投時間調長，減少晃電時備自投動作概率，防止整個變電所全部失電。

④啟用部分電機欠電壓保護跳閘功能，晃電后電機啟動需要人工復位報警才能正常啟動，減少晃電后電機啟動沖擊電流。