通信干擾造成的電機(jī)自啟動故障分析

林 湧

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南東方572600）

0 引言

我公司主裝置區(qū)低壓柜電動機(jī)回路選用上海華建公司的LM310+系列微機(jī)電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置和配套后臺組成低壓MCC控制監(jiān)控系統(tǒng)。在運行中發(fā)現(xiàn)個別電動機(jī)在無人操作下出現(xiàn)自行啟動現(xiàn)象，對生產(chǎn)造成了很大影響，帶來了設(shè)備和人身安全隱患，據(jù)此進(jìn)行了綜合排查和分析。

1 概述

1.1 保護(hù)監(jiān)控裝置介紹

LM310+系列微機(jī)電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置作為低壓電動機(jī)饋線端保護(hù)、監(jiān)測和控制的智能化綜合裝置，其對電動機(jī)在啟動和運行中發(fā)生的過載、啟動超時、斷相、電流不平衡、堵轉(zhuǎn)、漏電、單相接地和外部故障等予以保護(hù)。同時與后臺結(jié)合還能提供操作運行記錄、啟動記錄、故障跳閘記錄、開關(guān)量變位記錄等信息，為現(xiàn)代化的設(shè)備管理和事故分析帶來了很大的方便。其總線通信功能可以同DCS的服務(wù)器或工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通信規(guī)約為Modbus RTU。

1.2 控制功能

LM310+系列微機(jī)電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置在電動機(jī)運行過程中對采集的模擬量和開關(guān)量進(jìn)行運算處理和邏輯判斷，可實現(xiàn)多種控制功能。

網(wǎng)絡(luò)遙控功能：得到授權(quán)人員，對輸出繼電器R1、R3可以使用指令進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遙控軟操作，R1為分閘繼電器，R3為合閘繼電器。

開關(guān)量輸入控制：設(shè)定開關(guān)量S4、S5具有開關(guān)量操作功能，合閘按鈕接入S4，當(dāng)S4被短接時動作于R3，分閘按鈕接入S5，當(dāng)S5被短接時動作于R1。

1.3 裝置接線

根據(jù)工藝設(shè)計要求，我廠電動機(jī)啟動可實現(xiàn)兩地控制（圖1），既可通過操作柱現(xiàn)場控制啟動，也可通過遠(yuǎn)控裝置（DCS控制即圖中KZ2）啟動。而保護(hù)監(jiān)控裝置RS485通信使用屏蔽雙絞線連接，總線連接方式。

由圖1可知，KZ2遠(yuǎn)控點接入開入量S4點實現(xiàn)遠(yuǎn)控啟動功能；同一類型裝置RS485通信接線采用并聯(lián)接線方式，一對485雙絞線可帶30個回路左右接至低壓通信后臺。

2 電動機(jī)自啟現(xiàn)象

2014年2月，我公司風(fēng)機(jī)備用潤滑油泵B101A-RHB（AA407-5）、B101B-RHA（AA407-2）自啟動，使得主備兩臺潤滑油泵同時工作。值班人員反映并無人員進(jìn)行啟動操作。

圖1 電動機(jī)兩地控制原理圖

2.1 事故排查過程

根據(jù)現(xiàn)場接線與保護(hù)監(jiān)控裝置可知，電動機(jī)啟動方式有：現(xiàn)場操作柱啟動、遠(yuǎn)程DCS通過S4啟動、網(wǎng)絡(luò)通信啟動。根據(jù)事故現(xiàn)象以及值班人員反饋，可排除現(xiàn)場操作柱啟動，那么是否是由于DCS遠(yuǎn)程啟動呢？根據(jù)保護(hù)監(jiān)控裝置提供的事件記錄功能，查詢?yōu)镾4點儀表自控啟動，即儀表DCS遠(yuǎn)控點接入啟動。通知儀表查找發(fā)啟動信號的事件記錄，DCS系統(tǒng)沒有任何啟動記錄，我們一頭霧水，難道是儀表自控執(zhí)行元件或者直啟連接電纜發(fā)生故障了？帶著這些疑問，在排查中又發(fā)現(xiàn)氣壓機(jī)油箱加熱器C301-YR2（AA410-4）、排煙風(fēng)機(jī)也有自啟現(xiàn)象，保護(hù)監(jiān)控裝置啟動記錄均顯示為S4點電儀聯(lián)鎖啟動。加熱器根據(jù)設(shè)計要求已取消遠(yuǎn)程DCS控制功能，并且遠(yuǎn)控S4端子也沒有外部連接電纜接線，由此調(diào)整排查思路，初步斷定由保護(hù)器通信自控異常引起的誤啟可能性最大。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，C301-YR2的電動機(jī)保護(hù)器COM端子帶有220 V交流電壓，而裝置工作電壓為24 V DC，測量其他鏈路的通信線電壓均在40～60 V之間，唯獨此鏈路的通信線RS485電壓為220 V，此鏈路上共有7面低壓柜，發(fā)生誤自啟動的回路也均在此通信鏈路上。就此現(xiàn)象咨詢上海華建廠家技術(shù)人員，得知此型保護(hù)監(jiān)控裝置設(shè)計的RS485通信線負(fù)端與開入量公共端COM在內(nèi)部是連通共用的，據(jù)此重點排查此鏈路上各回路的COM端和通信線電壓（圖2）。

2.2 事故原因分析

綜保通信線電壓由何而來？針對此問題，對此通信鏈路上的抽屜回路逐一排查，發(fā)現(xiàn)油氣干空冷0209-EA-317B（AA416-5）抽屜拉出后，此鏈路上各回路RS485通信線交流電壓消失，最后查明此回路由于廠家二次回路配線錯誤，導(dǎo)致交流220 V電源引入了保護(hù)器的開入量COM端子，進(jìn)而又通過保護(hù)器的RS485通信線傳遞到整個鏈路回路中。

由于RS485通信接線采用總線并聯(lián)接入，此鏈路上共有7面柜共用同一通信線，至此對7面柜裝有電動機(jī)保護(hù)器的近30個回路造成干擾，引起保護(hù)器誤動自啟電機(jī)。

（1）開關(guān)量輸入回路本應(yīng)為無源節(jié)點，由于COM帶有220 V交流電壓擾動，導(dǎo)致開入量輸入節(jié)點識別紊亂，出現(xiàn)S4節(jié)點偶然識別為閉合，經(jīng)合閘繼電器R3，導(dǎo)致誤自啟，表觀記錄為S4儀表自控啟動的假象。

（2）RS485接口采用屏蔽雙絞線傳輸，采用差分信號負(fù)邏輯：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2～6）V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2～6）V表示。RS485通信接口AB線電壓過高，對網(wǎng)絡(luò)通信具有干擾性，而保護(hù)監(jiān)控裝置具有網(wǎng)絡(luò)控制功能，此強(qiáng)電干擾也會造成電機(jī)誤自啟，出現(xiàn)S4啟動記錄的假象。

排除此接線錯誤后，此通信鏈路通信線及各保護(hù)器COM端交流電源消失，再無電機(jī)回路誤自啟現(xiàn)象發(fā)生，原通信數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象也隨之消失。

圖2 通信線與COM共線

3 結(jié)語

LM310+系列微機(jī)電動機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置發(fā)生誤啟、通信傳輸丟包異常等故障，在電氣維護(hù)中是很少碰到的，要求我們要重視保護(hù)器選型，與制造商深入交流，盡量選用設(shè)計完善、抗干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品。