電動機保護允許啟動方法優(yōu)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(tǒng)內(nèi)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(jīng)過對比論證選擇一種較為可靠的手段來實現(xiàn)電動機故障后再啟動閉鎖。

1 事件經(jīng)過

某日酒鋼料場開關站10 kV I 段配出5 甲膠帶機現(xiàn)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(xiàn)場操作人員未了解情況，發(fā)現(xiàn)電機沒有轉(zhuǎn)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(tǒng)過電壓造成同一系統(tǒng)內(nèi)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(chǎn)。

2 原因分析

這起事故是因為現(xiàn)場啟機合閘于故障，中性點不接地系統(tǒng)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(xiàn)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。看似是因為PT 絕緣損壞，設備本身存在問題，實則是由于人為原因，現(xiàn)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(xiàn)場摸排

鋼鐵企業(yè)有大量的電動機負荷，電動機負荷分為兩種，一種是站內(nèi)發(fā)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(xiàn)場頻繁啟動需要頻繁發(fā)允許的小型電動機，像水泵、膠帶機等。而隨著網(wǎng)架的自動化程度提高及站所集中式管理，現(xiàn)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(zhí)行此項操作，改為站內(nèi)允許常發(fā)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(xiàn)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(xiàn)場PLC 發(fā)送閉鎖合閘指令，現(xiàn)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(xiàn)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(jié)點串聯(lián)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(fā)送恢復命令，1ZJ 復歸后常閉輔助接點閉合，具備現(xiàn)場合閘條件。

圖2 改造方案二

方案三：利用現(xiàn)有與綜保裝置同廠家研發(fā)生產(chǎn)的M5025 重動繼電器模塊，將站內(nèi)原有的高壓柜常發(fā)允許信號改為通過M5025 發(fā)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(xiàn)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(fā)送允許信號，現(xiàn)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(tài)，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(zhì)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(shù)接入綜保裝置非電量保護功能，導致現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xù)繁瑣。合閘回路加入閉鎖信號，加大了合閘回路產(chǎn)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(wěn)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(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)字式萬用表表針接入繼電器出口1-2端子，萬用表檔位調(diào)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(shù)值顯示，萬用表數(shù)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(jīng)審核通過，由技術(shù)人員編制改造施工方案，根據(jù)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(diào)試試驗，驗證其工作的可靠性，通過現(xiàn)場的分、合閘操作確認其正確工作。

7 結(jié)論

通過對電動機允許合閘回路的優(yōu)化改造，結(jié)合現(xiàn)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(fā)生，提高了供電可靠性，保證了設備安全運行。