空壓機停機事故原因分析及對策

徐春霞，王曉兵2，楊立平2，王相軍2，葛躍田

（1.克拉瑪依職業(yè)技術學院；2.新疆獨山子石化公司乙烯廠，新疆 獨山子 833600）

空壓機停機事故原因分析及對策

徐春霞1，王曉兵2，楊立平2，王相軍2，葛躍田1

（1.克拉瑪依職業(yè)技術學院；2.新疆獨山子石化公司乙烯廠，新疆 獨山子 833600）

結(jié)合實例介紹了輸配電線路中忽略電磁兼容性問題，造成空壓機停機事故的發(fā)生，通過故障現(xiàn)象的觀察和相應的檢查測試，分析原因，得出整改方案。改造完成后，空壓機運行穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)要求。

電磁兼容性；空壓機；電子式時間繼電器；感應電壓 ；屏蔽電纜

一、現(xiàn)場概況

某乙烯廠空壓機的油泵電動機為A、B兩臺，1開1備，各電動機機組均帶抗電網(wǎng)波動自啟動功能和油壓低自動切換運行功能，以及油泵停機和油壓低停機聯(lián)鎖保護功能。圖1所示為空壓機工作系統(tǒng)簡圖，空壓機工作室1間，配電室2間，6kV高壓配電柜和380V低壓配電柜分別處于兩間房中。高、低壓配電柜之間電路的控制電纜，通過室內(nèi)地下電纜溝相連。配電室的作用是給現(xiàn)場空壓機和A、B油泵電動機分別提供6kV與 380V的電源電壓。

圖1 空壓機工作系統(tǒng)簡圖

二、故障檢查及測試

1．故障檢查

2013年3月6日凌晨空壓機突然故障跳閘，配電室顯示空壓機6kV配電柜中ABB的150C高壓柜綜合保護器動作，跳閘指示燈亮，K86故障繼電器的指示電路燈亮，同時電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控顯示A油泵電動機故障和空壓機斷路器跳閘。

對空壓機進行設備檢查時發(fā)現(xiàn)：空壓機及油泵電動機外觀正常；與空壓機及油泵電動機相連的連接電線無破損；機體無非正常發(fā)熱情況及異味；高、低壓配電柜內(nèi)元器件完好；空壓機及油泵電動機的控制電纜、聯(lián)鎖電纜連接完好，無破損及放電現(xiàn)象；低壓配電柜中油泵控制電路參數(shù)、勵磁柜運行參數(shù)正常，無報警信號；高壓配電柜內(nèi)控制油泵電動機的信號燈持續(xù)閃爍，電子式時間繼電器KT4線圈間斷吸合與釋放。用萬用表測量繼電器A1、A2線圈端子，線圈上約有90V的交流電壓，檢查該元件安裝配線情況，發(fā)現(xiàn)線圈電壓控制電纜來自低壓柜的220V直流電并與空壓機6kV電源電纜共一個電纜溝敷設。

2．測試

分析電路的工作原理得知電子式時間繼電器KT4正常工作狀態(tài)下，線圈應該不得電。只有油泵電動機故障時，線圈才能得電吸合，使得ABB的150C高壓柜綜合保護器動作。根據(jù)故障檢查情況做了以下測試。

(1)電氣元件檢測

①元件功能檢測。

拆除KT4，做功能測試試驗，采用升壓器測試其吸合電壓，發(fā)現(xiàn)在工作電壓 24～240V范圍內(nèi)時能夠正常吸合，整定值也符合時間整定范圍要求，表示元件完好。

②電磁干擾測試。

使電氣元件處于6kV電磁場中，進行交、直流工作回路測試試驗，該繼電器線圈在交流電壓12V吸合，直流電壓13V吸合。

(2)電氣控制線路測試

①試驗1。停掉空壓機6kV電源，用萬用表測試KT4線圈的控制電纜，測試結(jié)果該電纜線上約有交流電壓36V。36V電壓已經(jīng)能夠滿足所使用KT4線圈的工作電壓范圍。但是此測量值與其線圈上約有90V電壓仍有一定差距。

②試驗2。提供空壓機6kV電源，再用萬用表測試KT4線圈的控制電纜，測試出該電纜線上的交流電壓在89～91V之間。與此前故障時在繼電器A1、A2線圈端子測得電壓值范圍吻合，由此確定故障點如圖2所示。

圖2 故障點示意圖

三、故障原因分析

電磁兼容性包含抗干擾性與干擾性雙重含義，它取決于電氣設備的噪聲發(fā)射和抗擾度2個因素。一般噪聲都是通過各種導線、空間或大地傳遞的。電子線路中的各種噪聲以靜電感應、電磁感應、公共阻抗耦合和漏電流耦合的形式表現(xiàn)。

感應電壓依據(jù)電磁感應定律產(chǎn)生，屬于電磁感應噪聲。工程實例上的感應電壓一般指非正常帶電體存在的一種電壓，其存在的方式有以下幾種：潮濕或絕緣性能不良的電纜、導線外皮；處于鄰近帶電線路的電纜或?qū)Ь€工作磁場中，而本身停電的電子、電氣設備；帶電體附近的金屬導體等。故障現(xiàn)象中測試出的交流電壓90V就是受到電磁干擾而產(chǎn)生的感應電壓。

1．電氣元件因素

電子式時間繼電器又稱半導體時間繼電器，結(jié)構由晶體管或集成線路和電子元件等組成。該類電氣元件優(yōu)點是延時精度高、調(diào)節(jié)方便等，缺點是易受外界電磁噪聲干擾影響。從測試現(xiàn)象分析KT4誤動作原因其一是元件處于6kV電源電磁場中，受到了電源電壓波動等低頻信號干擾；其二是空壓機6kV電源磁場對控制電纜的感應電壓與控制電纜上本身殘留的感應電壓共同作用結(jié)果，這些干擾主要是通過導線傳導和空間傳遞的感應方式獲得。

2．布線工藝與電纜因素

電控設備安裝時抗干擾配線原則中把配線分為4類。第1類：高壓動力線；第2類：低壓動力線；第3類：多噪聲控制線；第4類：弱電信號控制線?，F(xiàn)場情況屬于將第1類線和第3類線合用。而原則規(guī)定不同線區(qū)電纜或引線不能共用1根電纜，也不能把不同線區(qū)的引出線緊靠排列，并且在控制電纜的選擇時，長度超過10m時，應選用屏蔽電纜。

四、整改方案

1．更換高壓配電柜中的電子式時間繼電器

分析電氣控制原理，需要時間繼電器的延時時間達到10～12s即可?？紤]電磁噪聲干擾的影響，將其更換為空氣阻尼式時間繼電器。該種繼電器結(jié)構主要由電磁部分和完成延時作用的機械部分組成，由其工作原理決定其抗干擾性遠強于電子式時間繼電器，如表1所示。

表1 電氣元件替換表

該系列空氣阻尼式繼電器采用導軌式安裝，適用于交流50Hz或60Hz、電壓＜660V控制電路的延時控制，具有精度高、體積小、重量輕、安裝方便等特點。并且提高繼電器線圈工作電壓，可以降低感應電壓的影響，極大地減少繼電器線圈由于感應電壓而誤動作。

2．采用電纜溝分層走線模式的電纜布設

其排線原則為屏蔽控制線居上，動力線居下，兩層間間距200～250mm，并且控制線與蓋板間距200～250mm，下層動力線與電纜溝底間距100～250mm，如圖3所示。

圖3 電纜的布設

3．替換控制電纜

替換的電纜工作環(huán)境為乙烯廠配電室內(nèi)，與動力線路共溝敷設，傳輸距離約為40m，還要能承受一定的機械外力，再結(jié)合本地區(qū)氣候因素（本地區(qū)屬于新疆天山北麓，干旱少雨），所選的替換電纜如表2所示。

表2 控制電纜替換表

五、結(jié)語

2013年5月18日，按照整改方案要求改造完畢，再次測試原先故障點處感應電壓值約為2V。正常開機運行后，歷時半年多，再未發(fā)生油泵自停導致空壓機停機事故的發(fā)生。

由此可知，電氣線路設計安裝時電磁兼容性的問題必須得到重視，在元件能夠滿足工作精度的前提下，避免使用敏感的電子式元件，還有合理電纜布設及加裝屏蔽電纜，都可以避免電磁環(huán)境中感應電壓的干擾，從根本上解決其對運行設備的影響，減輕運行維護壓力。

[1] 天津電氣傳動設計研究所．電氣傳動自動化技術手冊（第3版）[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，2011．

[2] 卞洪磊．降低控制電纜中感應電壓的簡單方法[J]．電工技術，2010(6)：68．

[3] GB/T3797-2005電氣控制設備標準[S]．

[4] 新編電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范[M]． 北京：中國計劃出版社，2007．

[5] 李宗延，王佩龍，趙廣庭等．電力電纜施工手冊[M]．北京：中國電力出版社，2002．

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2014-01-21）