李和平

(中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省火電建設(shè)公司，湖南 長沙410015)

1 前言

根據(jù)電力設(shè)計規(guī)范，對于容量2 MW 及以上的電動機(jī)應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)，用于電動機(jī)及引出線的相間短路保護(hù)〔1〕。某2×1 000 MW 電廠引風(fēng)機(jī)等18 臺電動機(jī)的差動保護(hù)采用某公司的SR469 型微機(jī)綜合保護(hù)，其中引風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵電機(jī)差動電流采用電動機(jī)接線盒內(nèi)的磁平衡電流互感器產(chǎn)生的電流，互感器型號BS－MC35B;一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、電動給水泵電機(jī)差動電流采用6 kV 開關(guān)柜內(nèi)安裝的電流互感器(即頭部TA)產(chǎn)生的電流與電動機(jī)接線盒內(nèi)電流互感器(即尾部TA)產(chǎn)生的電流(如圖1)，兩側(cè)互感器型號為LZZB(A)－10。為防止TA 二次回路開路產(chǎn)生過電壓，6 kV 開關(guān)柜內(nèi)裝有國內(nèi)某廠生產(chǎn)的XY－CTB－X 型TA 開路保護(hù)器。在機(jī)組試運(yùn)過程中，電動機(jī)差動保護(hù)多次發(fā)生了誤動作。

圖1 電動機(jī)差動保護(hù)原理圖

2 差動保護(hù)誤動作情況及分析處理

在機(jī)組鍋爐風(fēng)壓、點(diǎn)火沖管2 個月試運(yùn)過程中，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵電機(jī)差動保護(hù)均發(fā)生過誤動作，而采用磁平衡電流互感器的引風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵電動機(jī)由于只有1 個電流互感器，不存在不平衡電流的問題，差動保護(hù)沒有發(fā)生過誤動作〔2〕。鍋爐風(fēng)壓試驗(yàn)階段，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)首次啟動時，差動保護(hù)即發(fā)生誤動，動作電流為0.3～0.6 倍電機(jī)額定電流，誤動作后，對電動機(jī)、差動保護(hù)裝置、TA 開路保護(hù)裝置以及電流回路接線進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。初步斷定電機(jī)啟動時不平衡電流較大，于是對電機(jī)差動保護(hù)頭、尾部TA 進(jìn)行了伏安特性檢查。

2.1 伏安特性檢查處理

1)檢查情況

經(jīng)現(xiàn)場檢查及查閱有關(guān)圖紙、試驗(yàn)報告，頭、尾部TA 均為某互感器廠生產(chǎn)，型號LZZB(A)－10，保護(hù)等級5P20，但是兩側(cè)容量不一致，尾部為20 VA，頭部為10 VA，與設(shè)計院圖紙要求(兩側(cè)均為20 VA)不符。再檢查其伏安特性曲線，差異也較大，以送風(fēng)機(jī)A 相為例，電動機(jī)額定電流357 A，TA 變比400/1，其伏安特性見表1。

表1 送風(fēng)機(jī)A 相TA 伏安特性對比 V

2)原因分析

為進(jìn)一步確認(rèn)其負(fù)載能力，對頭部電流互感器進(jìn)行了通流試驗(yàn)，當(dāng)電流加至額定值時，電流互感器發(fā)出異響并伴有輕微振動，由此可以推斷頭部TA 選用容量偏小。

3)處理方法

查閱差動保護(hù)定值，整定為0.2 倍電機(jī)額定電流，動作時間啟動時延時40 ms，運(yùn)行時延時0 ms。由于風(fēng)機(jī)啟動時間一般為5～8 s，不平衡電流衰減要經(jīng)過幾秒時間，調(diào)整保護(hù)動作時間的方式顯然不可行;增大保護(hù)動作電流值雖然可以避免保護(hù)動作，但降低了動作靈敏度。

考慮以上因素，參建各方?jīng)Q定將送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵6 kV 開關(guān)柜側(cè)更換為同廠家、同型號、容量為20 VA 的電流互感器。

2.2 開路保護(hù)器檢查處理

更換6 kV 開關(guān)柜側(cè)電流互感器后，差動保護(hù)不再動作。但運(yùn)行一段時間，到了機(jī)組點(diǎn)火沖管階段，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)啟動時再次發(fā)生過差動保護(hù)誤動，新投運(yùn)的給水泵電機(jī)差動保護(hù)更數(shù)次動作。以上各次差動保護(hù)誤動時，TA 開路保護(hù)器面板報警指示燈均沒有動作，排除其他可能因素，將重點(diǎn)放在檢查TA 開路保護(hù)器上。電動給水泵第1 次誤動作后，對TA 開路保護(hù)器進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)TA 開路保護(hù)器在沒有動作的情況下，其A，B，C相線端子與N 端子之間的絕緣只有10 MΩ 左右，遠(yuǎn)低于廠家說明書上所規(guī)定的60 MΩ，在更換新的TA 開路保護(hù)器后，電機(jī)啟動后未發(fā)生保護(hù)誤動作。但在過了一段時間后，差動保護(hù)再次誤動作，在差動保護(hù)第4 次誤動作后，經(jīng)參建各方協(xié)商，為了不影響機(jī)組點(diǎn)火沖管，決定暫時將TA 開路保護(hù)器退出。TA 開路保護(hù)器退出后，沖管階段電動給水泵差動保護(hù)再沒有發(fā)生誤動作。

1)檢查情況

為了確認(rèn)TA 開路保護(hù)器誤動作的原因，對更換下來的TA 開路保護(hù)器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)原來10 MΩ 左右的開路保護(hù)器A，B，C 相線端子與N 端子之間的絕緣又大于60 MΩ。初步判斷保護(hù)器絕緣值的往復(fù)變化是因?yàn)楸Ｗo(hù)器受潮所致。對保護(hù)器進(jìn)行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)電路板上附著有許多白色鹽分，初步分析認(rèn)為:設(shè)備投運(yùn)前處于臺風(fēng)季節(jié)，電廠鄰近海邊濕度大、晝夜溫差大，且保護(hù)器的密封性能不佳，致使保護(hù)器內(nèi)部受潮，導(dǎo)致保護(hù)器誤動作。

2)原因分析

該TA 開路保護(hù)器接線圖如圖2。

對水體中COD、氮、磷的凈化量和凈化效率進(jìn)行主要估算。河道是個半開放體系，其水體凈化效益較難定量評估，故通常以單項(xiàng)工程來實(shí)施對進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)控制。

圖2 TA 開路保護(hù)器接線圖

正常運(yùn)行時，通過TA 開路保護(hù)器的電流不超過0.1 mA，當(dāng)TA 二次回路開路或一次測通過大的短路電流時，TA 二次電壓超過150 V，開路保護(hù)器動作短接該相，且面板報警指示燈點(diǎn)亮。TA 開路保護(hù)器動作判別不是直接測量TA 二次的電壓，而是根據(jù)端子絕緣值(固定取60 MΩ)和流過保護(hù)器的電流值綜合計算后進(jìn)行判別〔4－5〕。

由于TA 保護(hù)器電路板受潮，就有可能在電機(jī)啟動時，TA 開路保護(hù)器的判別電路達(dá)到動作條件而誤動作，保護(hù)器動作后將電流互感器二次側(cè)短接。動作指示燈因受另外電路控制，只有TA 二次電壓達(dá)到150 V 時才會被點(diǎn)亮，故動作指示燈一直未亮。

從圖1 可以看出，TA 開路保護(hù)器與差動保護(hù)裝置輸入電流回路3 相分別并聯(lián)。當(dāng)開路保護(hù)器只有1 相誤動時，誤動相流入差動保護(hù)裝置的不平衡電流減少，其他2 相不變，差動保護(hù)不會誤動。但是當(dāng)保護(hù)器2 相或3 相動作時，通過開路保護(hù)器將TA 二次側(cè)不同相短接，由于短路是通過開路保護(hù)器內(nèi)部的繼電器觸點(diǎn)短接，且觸點(diǎn)受潮接觸不可靠，保護(hù)器短接阻抗可能不一致，導(dǎo)致流入差動保護(hù)裝置某一相的不平衡電流反而有可能增大，從而導(dǎo)致差動保護(hù)誤動。檢查各次故障差動動作電流，也發(fā)現(xiàn)三相差流不一致，并且每次動作電流也不相同，最大相動作電流在0.3～0.6 倍電機(jī)額定電流的范圍內(nèi)波動，從另外一個方面驗(yàn)證了由于開路保護(hù)器短接導(dǎo)致三相差流不平衡，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動。

3)處理方法

TA 開路保護(hù)裝置的作用是防止TA 二次側(cè)回路開路，當(dāng)TA 二次開路時，及時將TA 二次側(cè)回路短接，從而起到防止TA 二次回路開路的作用。但是微機(jī)保護(hù)裝置在設(shè)計上已經(jīng)考慮了TA 二次回路開路，在電流互感器二次回路上增加TA 開路保護(hù)器就顯得多余，反而會因?yàn)殚_路保護(hù)器可能的誤動作而導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)裝置誤動作。因此鍋爐點(diǎn)火沖管結(jié)束以后，參建方?jīng)Q定將所有電動機(jī)保護(hù)回路中的TA 開路保護(hù)器退出。TA 開路保護(hù)器退出后直到機(jī)組移交，再未發(fā)生1 次差動保護(hù)誤動作故障。

3 結(jié)束語

1)電動機(jī)差動保護(hù)電流如果采用頭、尾部電流互感器采樣的設(shè)計，應(yīng)盡量使用同一廠家、同型號、同容量的電流互感器。

2)TA 開路保護(hù)器在保護(hù)電流回路上無裝設(shè)的必要，因?yàn)樵撗b置不可靠，反而可能導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)裝置誤動作。

3)對于離開關(guān)柜距離較遠(yuǎn)的電動機(jī)差動保護(hù)，設(shè)計上可以考慮使用磁平衡電流互感器，雖然在成本上有所提高，保護(hù)范圍有所減少，但提高了電機(jī)保護(hù)的靈敏度與可靠性。

〔1〕中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部． GB/T 50062—2008 電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范〔S〕． 北京:中國計劃出版社，2009．

〔2〕趙勇，張建成. 電流互感器在高壓電動機(jī)保護(hù)上的應(yīng)用〔J〕．防爆電機(jī)，2004(3):40-41．

〔3〕蔡光德. 大型電動機(jī)差動保護(hù)誤動分析〔J〕． 電力自動化設(shè)備，2002，22(3):79-80．

〔4〕靳建峰，翁利民，王毅，等． 選擇TA 開路保護(hù)裝置應(yīng)注意的幾個關(guān)鍵問題〔J〕． 通信電源技術(shù)，2010，27(4):38-40．

〔5〕靳建峰，翁利民，王毅，等． TA 開路保護(hù)裝置技術(shù)性能校驗(yàn)的研究〔J〕． 繼電器，2007，35(23):62-65．