電動(dòng)機(jī)非正常的啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)報(bào)警分析

袁鋼，何君霞

（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司電儀部，天津 300270）

6kV電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)配置一般有速斷、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)等；2000kW及以上的還要增設(shè)差動(dòng)保護(hù)、負(fù)序保護(hù)。為了更好地對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行保護(hù)，本單位繼電保護(hù)計(jì)算及整定人員根據(jù)相關(guān)規(guī)程增加了啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)，即在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，啟動(dòng)過(guò)程沒(méi)有完成則認(rèn)為啟動(dòng)失敗，啟動(dòng)保護(hù)出口動(dòng)作，將斷路器分閘。某裝置電動(dòng)機(jī)MK-801A的一次跳閘，伴隨啟動(dòng)保護(hù)跳閘的信息，出現(xiàn)了一些異常時(shí)間數(shù)據(jù)。本文從異常數(shù)據(jù)出發(fā)，剖析了電動(dòng)機(jī)跳閘的過(guò)程和原因，找出了異常時(shí)間數(shù)據(jù)的來(lái)源，提出了改進(jìn)建議。

1 背景

1.1 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，當(dāng)測(cè)量到的實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間超過(guò)整定的允許啟動(dòng)時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)啟動(dòng)保護(hù)）動(dòng)作于跳閘。

（1）綜合保護(hù)裝置啟動(dòng)保護(hù)的邏輯：當(dāng)斷路器合位并且綜合保護(hù)裝置無(wú)故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)保護(hù)在設(shè)定的時(shí)間T1后出口開(kāi)放，T2內(nèi)有效。在T1時(shí)間時(shí)運(yùn)行電流降至啟動(dòng)電流定值Iset以下，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功，啟動(dòng)保護(hù)出口在T2后被閉鎖；在T1時(shí)間后，運(yùn)行電流一直大于啟動(dòng)電流定值Iset，啟動(dòng)保護(hù)出口動(dòng)作，斷路器分閘，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)失敗。

（2）繼電保護(hù)定值的設(shè)置：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流定值一般設(shè)置為1.05倍電動(dòng)機(jī)額定電流，啟動(dòng)跳閘時(shí)間一般設(shè)置為該電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)間的1.1倍。為了確保啟動(dòng)完成后將出口可靠閉鎖，還要增加一個(gè)啟動(dòng)有效時(shí)間，即在跳閘時(shí)間基礎(chǔ)上增加3～5s。

1.2 設(shè)備參數(shù)及保護(hù)定值

（1）電動(dòng)機(jī)參數(shù)。電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表1所示，CT為電流互感器。

表1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表

綜合保護(hù)裝置采用西門(mén)子7SJ686-B，啟動(dòng)保護(hù)利用過(guò)流二段實(shí)現(xiàn)，用CFC（連續(xù)功能圖）搭建閉鎖出口邏輯。

（2）保護(hù)定值。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)保護(hù)定值如表2所示。

表2 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)保護(hù)定值表

錄入的啟動(dòng)電流0.52A，折算到一次側(cè)為39A，即額定電流37.2A的1.05倍左右。電動(dòng)機(jī)斷路器合閘后，啟動(dòng)保護(hù)投入，15s后如果啟動(dòng)正常（不超過(guò)39A），啟動(dòng)保護(hù)出口被閉鎖，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

2 數(shù)據(jù)采集及分析

2.1 數(shù)據(jù)采集

2.1.1 綜合保護(hù)裝置面板顯示

綜合保護(hù)裝置跳閘后界面如圖1所示，LED 3“啟動(dòng)跳閘”指示燈點(diǎn)亮，液晶面板顯示“過(guò)流保護(hù)C相啟動(dòng)、過(guò)流二段跳閘、從啟動(dòng)到返回的時(shí)間25891ms、從啟動(dòng)到跳閘的時(shí)間25880ms”；斷路器由合位變分位。

圖1 綜合保護(hù)裝置跳閘后界面

2.1.2 綜合保護(hù)裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)查看

（1）跳閘記錄。跳閘記錄查詢(xún)?nèi)鐖D2所示，第88條故障記錄為2021年4月24日7:59:59.750電動(dòng)機(jī)跳閘。

圖2 跳閘記錄查詢(xún)

進(jìn)入該條跳閘記錄如圖3所示，查詢(xún)到從“過(guò)流二段啟動(dòng)”為“ON”到“過(guò)流二段跳閘”為“ON”的時(shí)間是25880ms，“過(guò)流二段啟動(dòng)”為“OFF”的時(shí)間是25890ms。

圖3 跳閘記錄

（2）故障錄波。因故障錄波時(shí)間有限，不能記錄全部過(guò)程，查詢(xún)故障錄波如圖4所示：跳閘前的0.25s左右，三相電流均為0.58A左右，超過(guò)0.52A的定值。

圖4 故障錄波

查詢(xún)故障錄波時(shí)序圖，如圖5所示，跳閘前0～0.25s時(shí)刻“過(guò)流二段啟動(dòng)”一直有信號(hào)、“過(guò)流二段跳閘”無(wú)信號(hào)；0.25s時(shí)刻，在出現(xiàn)最后一條“斷路器合位”信號(hào)消失后，“過(guò)流二段跳閘”隨即出口動(dòng)作；之后10ms左右斷路器分位出現(xiàn)；斷路器分位出現(xiàn)之后11ms綜保檢到電流消失，“過(guò)流二段啟動(dòng)”信號(hào)返回。

圖5 故障錄波時(shí)序圖

簡(jiǎn)言之，時(shí)序圖明確的說(shuō)明：“過(guò)流二段跳閘”即啟動(dòng)保護(hù)跳閘，出口動(dòng)作是在斷路器合位消失之后產(chǎn)生，而不是啟動(dòng)保護(hù)跳閘引起的斷路器分閘。

（3）定值相關(guān)查詢(xún)。查詢(xún)過(guò)流保護(hù)定值設(shè)置如圖6所示，過(guò)流二段保護(hù)設(shè)置與定值單相符。

圖6 過(guò)流保護(hù)定值設(shè)置

查詢(xún)輸入/輸出配置（矩陣表）如圖7所示，過(guò)流二段跳閘LEDs設(shè)置跳閘后LED指示燈為3，信號(hào)“L”為保持。

圖7 輸入/輸出配置

2.2 異常時(shí)間數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)

值班人員看到跳閘后的現(xiàn)象：?jiǎn)?dòng)保護(hù)跳閘指示燈點(diǎn)亮，綜合保護(hù)裝置顯示跳閘時(shí)間25880ms，與啟動(dòng)保護(hù)定值的跳閘時(shí)間10s不符。

2.3 異常時(shí)間數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過(guò)初步查詢(xún)，確定定值設(shè)置無(wú)誤，內(nèi)部邏輯正確，需要進(jìn)一步分析異常時(shí)間數(shù)據(jù)的組成。

2.3.1 采集數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析

為了進(jìn)一步分析跳閘原因，還原跳閘過(guò)程，需要進(jìn)一步收集圖紙、儀表DCS動(dòng)作信息。

查詢(xún)圖紙資料后發(fā)現(xiàn)，綜合保護(hù)裝置采集的分閘有：控制回路空開(kāi)分閘、TV（電壓互感器）空開(kāi)故障、工藝聯(lián)鎖停車(chē)、加熱回路故障及空開(kāi)分閘（儀表DCS分閘沒(méi)有采集入綜合保護(hù)裝置）。

查詢(xún)儀表DCS信號(hào)如圖8所示，最左側(cè)矩形方波為DCS啟動(dòng)信號(hào)，隨即電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)出現(xiàn)（顏色稍深的長(zhǎng)矩形方波），而在07:59:59左右出現(xiàn)了右側(cè)的矩形方波即DCS停止信號(hào)，然后電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)椤?”。

圖8 儀表DCS信號(hào)界面

2.3.2 過(guò)程分析

（1）跳閘過(guò)程分析。查詢(xún)繼電保護(hù)裝置事件記錄如圖9所示。DCS分閘（07:59:59左右）后導(dǎo)致第18行的“斷路器合位”O(jiān)FF（08:00:00.000）。因此，整個(gè)跳閘事件過(guò)程如表3所示。

圖9 事件記錄

表3 跳閘事件過(guò)程

從表3結(jié)合儀表DCS信號(hào)可以分析出電動(dòng)機(jī)跳閘的全部過(guò)程。序號(hào)1～2為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)在15s內(nèi)完成；序號(hào)3為零時(shí)刻2開(kāi)始，電流發(fā)生波動(dòng)，過(guò)流二段又啟動(dòng)，在“斷路器合位OFF”出現(xiàn)，即綜保檢不到斷路器合位后，過(guò)流二段跳閘動(dòng)作，用時(shí)25880ms，事件記錄與綜合保護(hù)裝置面板顯示完全吻合。故障錄波時(shí)序圖上11ms為啟動(dòng)保護(hù)的返回時(shí)間，即25880+11=25891ms與綜合保護(hù)裝置面板顯示的返回時(shí)間完全吻合。

啟動(dòng)保護(hù)跳閘出口動(dòng)作是在斷路器合位消失之后產(chǎn)生，而不是啟動(dòng)保護(hù)跳閘引起的斷路器分閘。該電動(dòng)機(jī)跳閘的直接原因是儀表DCS分閘。而由于沒(méi)有將DCS分閘作為綜保的開(kāi)入信號(hào)采集，故事件信息沒(méi)有報(bào)出DCS分閘相關(guān)線(xiàn)索。

（2）啟動(dòng)跳閘信號(hào)出現(xiàn)原因。查詢(xún)過(guò)流二段啟動(dòng)有效時(shí)間CFC邏輯，斷路器合位和綜合保護(hù)裝置無(wú)故障條件下，啟動(dòng)15000ms后啟動(dòng)保護(hù)出口閉鎖。從邏輯可以看出，如果因?yàn)楣に嚥▌?dòng)導(dǎo)致電流超過(guò)1.05倍額定電流（同時(shí)沒(méi)有達(dá)到過(guò)電流跳閘定值），啟動(dòng)保護(hù)所在的過(guò)流二段將一直處于啟動(dòng)狀態(tài)，而當(dāng)斷路器合位消失時(shí)，也就是保護(hù)出口閉鎖條件不滿(mǎn)足了，被閉鎖的過(guò)流二段保護(hù)出口將瞬時(shí)開(kāi)放，導(dǎo)致斷路器分閘后，啟動(dòng)保護(hù)仍能出口跳閘并報(bào)出啟動(dòng)跳閘信號(hào)燈。這就是MK-801電動(dòng)機(jī)因工藝原因分閘后啟動(dòng)保護(hù)跳閘出口，LED指示燈點(diǎn)亮的根本原因。

3 結(jié)語(yǔ)

此次跳閘現(xiàn)象是DCS分閘和啟動(dòng)跳閘兩個(gè)事件的疊加，其最終跳閘原因是DCS分閘，而不是啟動(dòng)保護(hù)跳閘。根據(jù)此次電動(dòng)機(jī)跳閘事件的過(guò)程及分析，針對(duì)故障分析及后續(xù)工作提出以下建議：

（1）故障分析需結(jié)合電氣、儀表、工藝3方信息。為了真實(shí)還原故障前后的過(guò)程，故障分析需結(jié)合電氣、儀表、工藝3方信息，列出動(dòng)作時(shí)序表。只有這樣才能分析出詳細(xì)跳閘過(guò)程和原因。本文介紹的跳閘現(xiàn)象是DCS分閘和電氣方面的啟動(dòng)跳閘2個(gè)事件的疊加。該變電站所有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)保護(hù)設(shè)置相同，一旦啟動(dòng)跳閘時(shí)間長(zhǎng)于跳閘設(shè)置時(shí)間時(shí)，其跳閘原因就不是啟動(dòng)保護(hù)出口跳閘。

（2）需完善邏輯，避免影響故障分析。針對(duì)本次跳閘的現(xiàn)象和分析結(jié)果，在今后的啟動(dòng)保護(hù)邏輯中考慮完善啟動(dòng)保護(hù)邏輯。如果電流二段能夠在啟動(dòng)完成后退出，也可以避免因在其他原因跳閘時(shí)啟動(dòng)保護(hù)跳閘。但是因?yàn)殡娏鞫尾荒軉为?dú)退出（電流一段為電流速斷保護(hù)，為必設(shè)段），故考慮將啟動(dòng)保護(hù)出口在斷路器跳開(kāi)后延時(shí)1s開(kāi)放，即可解決同類(lèi)問(wèn)題。

（3）在邏輯修改之前，開(kāi)展培訓(xùn)宣貫。在啟動(dòng)保護(hù)邏輯未修改完善前，在同類(lèi)保護(hù)設(shè)置所在作業(yè)區(qū)開(kāi)展全面培訓(xùn)，要求現(xiàn)場(chǎng)人員不能簡(jiǎn)單地根據(jù)指示燈確定跳閘原因；要根據(jù)故障現(xiàn)象和綜合保護(hù)裝置內(nèi)部事件記錄，準(zhǔn)確區(qū)分電氣原因和非電氣原因?qū)е碌膯?dòng)保護(hù)跳閘。