張建飛

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《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50062—2008中9.0.1條明確規(guī)定：對(duì)3kV以上異步和同步電機(jī)出現(xiàn)的一些故障和異常運(yùn)行方式（如定子繞組相間短路、定子繞組單相接地和定子繞組過負(fù)荷等），應(yīng)裝設(shè)保護(hù)裝置。但實(shí)際使用中，部分企業(yè)因重視不夠或設(shè)置不合理，未按要求投入相應(yīng)保護(hù)，使小故障發(fā)展為大事故，給企業(yè)造成巨大損失。

1.事故經(jīng)過

某制氧廠制氧作業(yè)區(qū)值班人員發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)在沒有任何工藝報(bào)警情況下突然停機(jī)。電氣技術(shù)人員檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)冷卻器和電機(jī)本體結(jié)合處有黑煙冒出，并有電器絕緣材料高溫?zé)龘p的氣味。經(jīng)檢測(cè)，三相繞組接地，查看電機(jī)高壓綜保監(jiān)控記錄，發(fā)現(xiàn)一段PT零序動(dòng)作信號(hào)、母聯(lián)速斷保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、電機(jī)C相比率差動(dòng)動(dòng)作信號(hào)、電機(jī)差動(dòng)速斷動(dòng)作信號(hào)和電機(jī)正序電流動(dòng)作信號(hào)。拆下電機(jī)冷卻器和前后端蓋，發(fā)現(xiàn)電機(jī)C相線圈后面有一根引出線崩斷，前端匝間短路、定子和電機(jī)外殼之間有一定量銅碎末。確認(rèn)電機(jī)燒毀且現(xiàn)場(chǎng)不能修復(fù)，檢查前后軸瓦及空冷器良好。事故造成煉鋼和軋鋼生產(chǎn)線停產(chǎn)近44h，電機(jī)修復(fù)時(shí)間達(dá)1個(gè)月，損失巨大。

2.原因初判

故障電機(jī)是YKS710-4型普通異步交流電機(jī)（功率3600kW、電壓等級(jí)6kV、額定電流405.1A、轉(zhuǎn)速1491r/min、絕緣等級(jí)F、空水冷卻）。此前已運(yùn)行4年，使用中未見異常。生產(chǎn)單位分析電機(jī)燒毀原因如下。

（1）操作運(yùn)行方面。當(dāng)日值班作業(yè)長(zhǎng)在巡視完主控室及供水系統(tǒng)，交接班后一切正常。電機(jī)的電壓、電流、定子鐵芯溫度分別是6.2kV、340A和61～68℃（共6個(gè)測(cè)溫點(diǎn)），均無較大變化。在電機(jī)停機(jī)同時(shí)（3s內(nèi)），電機(jī)鐵芯溫度（TIA3027）升高到98.8℃。值班人員在工藝停機(jī)操作完成后，通知相關(guān)人員，事后查看電腦監(jiān)控記錄（可保存7天），未發(fā)現(xiàn)違章操作現(xiàn)象。據(jù)此排除操作運(yùn)行引起電機(jī)故障的可能。

（2）外部電網(wǎng)及操作方面。當(dāng)日夜間無雷雨，排除大氣過電壓擊穿電機(jī)絕緣的可能。各生產(chǎn)線生產(chǎn)正常進(jìn)行，沒有啟動(dòng)高壓設(shè)備的廠（車間），排除操作過電壓的可能。1個(gè)月前，通往制氧廠的電纜出現(xiàn)B相接地（施工造成），但在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)停機(jī)進(jìn)行了處理，按電力設(shè)備運(yùn)行規(guī)程，不應(yīng)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生較大損傷。

（3）電機(jī)綜保方面及110kV變壓站。制氧電源取自公司110kV變電站，母線分段（Ⅰ、Ⅱ），電機(jī)故障時(shí)的綜保裝置記錄如下。

0：42：36 I段 PT 零序動(dòng)作

0：45：16 母聯(lián)速斷保護(hù)動(dòng)作

0：45：17 電機(jī)C相比率差動(dòng)動(dòng)作

0：45：17 電機(jī)差動(dòng)速斷動(dòng)作

0：45：17 電機(jī)正序電流動(dòng)作

從上述記錄可知，該電機(jī)保護(hù)裝置均已動(dòng)作，證實(shí)綜保裝置正常。110kV變電站在0：42，6kV母線B相出現(xiàn)1個(gè)接地信號(hào)，0：45時(shí)，6kV所帶水泥廠、D100空壓機(jī)甩負(fù)荷，但開關(guān)未動(dòng)作。

（4）電機(jī)方面。對(duì)冷卻器進(jìn)行打壓試驗(yàn)，不漏水。查看記錄，電機(jī)鐵芯溫度均不超過70℃，F(xiàn)級(jí)絕緣可達(dá)140～150℃，也排除高溫導(dǎo)致絕緣迅速老化擊穿的可能。

生產(chǎn)單位根據(jù)110kV變壓站及電機(jī)綜保歷史記錄，結(jié)合電機(jī)解體，分析電機(jī)BC相線圈在制造時(shí)存在絕緣薄弱點(diǎn)，由于長(zhǎng)期運(yùn)行使其老化擊穿，形成匝間短路、接地，隨后B、C相短路。最終判定電機(jī)燒毀是其制造質(zhì)量引起。

3.原因確定

通過上述材料可以看出，電機(jī)匝間短路燒毀電機(jī)的理由過于牽強(qiáng)，應(yīng)該是電機(jī)絕緣薄弱地點(diǎn)接地，因接地保護(hù)不完備使事故擴(kuò)大化，造成電機(jī)燒毀。電機(jī)綜保裝置記錄中沒有電機(jī)接地告警和接地跳閘的記錄，而110kV變電站和制氧廠的綜保記錄均有I段PT零序動(dòng)作的記錄，而且此接地記錄與母聯(lián)速斷動(dòng)作的時(shí)間竟相差2分40秒，即從定子繞組接地發(fā)展到繞組相間短路近3min。在恢復(fù)生產(chǎn)過程中，檢查電路和電氣設(shè)備，除電機(jī)繞組內(nèi)部接地外，沒有發(fā)現(xiàn)其他接地點(diǎn)。

《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T 14285—2006中的異步和同步電機(jī)保護(hù)，4.13.3條規(guī)定“對(duì)于單相接地，當(dāng)接地電流＞5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)。單相接地電流為≥10A時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘；單相接地電流＜10A時(shí)，保護(hù)可動(dòng)作于跳閘也可動(dòng)作于信號(hào)”。由于該廠電纜線路長(zhǎng)，接地總電流達(dá)到幾十安，而消弧設(shè)備不完善，在大電弧電流作用下，電機(jī)絕緣損壞相間短路而跳閘。實(shí)際上由電機(jī)的修理也證實(shí)了這點(diǎn)，由于電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間大電流接地，電機(jī)鐵芯大面積燒傷。經(jīng)鐵芯鐵耗試驗(yàn)，局部溫升嚴(yán)重超標(biāo)，必須進(jìn)行更換鐵芯處理，增加了修理難度、時(shí)間和修復(fù)費(fèi)用。因此，為避免電機(jī)繞組接地故障對(duì)定子鐵芯的損傷，必須采取相應(yīng)措施。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的10（6）kV配電系統(tǒng)，安裝消弧線圈以補(bǔ)償接地電容電流，減小接地點(diǎn)電流的危害?？紤]到消弧線圈有可能退出運(yùn)行，因此不考慮消弧線圈的作用，只要接地電容電流＞10A，電機(jī)的單相接地保護(hù)必須作用于跳閘，當(dāng)電機(jī)繞組接地時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，切斷電機(jī)主回路，可靠保護(hù)電機(jī)。

4.結(jié)束語

正確配置和設(shè)定繼電保護(hù)是電氣管理的重要任務(wù)，特別是接地保護(hù)由于設(shè)計(jì)、安裝及定值整定不規(guī)范很容易誤動(dòng)。有些企業(yè)為少影響生產(chǎn)，不考慮所處電網(wǎng)實(shí)際狀況，不按要求配置接地保護(hù)或盲目將保護(hù)退出運(yùn)行。這樣一旦發(fā)生事故，反而使問題擴(kuò)大化，給企業(yè)帶來不應(yīng)有的損失。因此，在工作中一定要弄清各種繼電保護(hù)的基本原理和目的，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范和規(guī)程要求，這樣才能充分發(fā)揮繼電保護(hù)的作用，確保企業(yè)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 W13.12-23