王帥 蔣祥 陶小永

海洋石油富島有限公司，中國·海南 東方 572600

1 引言

中海石油化學(xué)有限公司二期脫鹽水裝置（簡稱脫鹽水裝置），負(fù)責(zé)給80萬噸化肥二期尿素裝置、年產(chǎn)60萬噸甲醇一期裝置、以及甲醛裝置、干冰裝置等附屬裝置供應(yīng)脫鹽水，對裝置運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性要求比較高[1]。

此裝置由0.4KV脫鹽水變電所供電，變電所為I段和II段進(jìn)線分段運(yùn)行，母聯(lián)備自投的運(yùn)行方式，兩段進(jìn)線分別由兩臺630KVA變壓器供電（見圖1）。

圖1 脫鹽水供電系統(tǒng)圖

2 故障現(xiàn)象

2022年7月12日14點(diǎn)42分，二期總變110kV 1#進(jìn)線外網(wǎng)海油I線系統(tǒng)遭受雷擊故障晃電。二期脫鹽變電所備自投動作成功，I段進(jìn)線跳閘斷開，母聯(lián)備自投動作合閘成功，但是導(dǎo)致II號變壓器正常反時限電流保護(hù)動作跳閘，最終1#進(jìn)線晃電后電壓恢復(fù)正常，但脫鹽水I段進(jìn)線斷路器已備自投動作跳閘斷開，母聯(lián)斷路器備自投動作合閘，II段進(jìn)線斷路器合閘狀態(tài)但是上端變壓器已經(jīng)跳閘失電，二期脫鹽變電所兩段母線全部失電，變電所停運(yùn)，脫鹽水現(xiàn)場所有電機(jī)停止[2]。

3 故障過程推斷

二期脫鹽水變電所母聯(lián)備自投保護(hù)器由福州富昌維控電子科技有限公司的LX3V-2416MR-A型PLC來實(shí)現(xiàn)，通過PLC梯形圖分析可以得出，進(jìn)線失壓動作后進(jìn)線斷路器分閘延時為0.8s，母聯(lián)合閘時間為進(jìn)線分閘后0s，結(jié)合最終變電所的各開關(guān)及保護(hù)動作狀態(tài)可以推斷出晃電發(fā)生后二期脫鹽水各設(shè)備保護(hù)動作過程如下：

①I段進(jìn)線出現(xiàn)晃電時，脫鹽水變電所母聯(lián)備自投檢測到進(jìn)線失壓保護(hù)動作，經(jīng)過0.8s延時將I段進(jìn)線斷路器QF1分閘。

②I段進(jìn)線斷路器QF1分閘后保護(hù)立刻使母聯(lián)斷路器QF3合閘，備自投動作完畢，此時運(yùn)行方式為II進(jìn)線帶母聯(lián)運(yùn)行[3]。

③經(jīng)過0.9s，脫鹽水II段變壓器反時限過流動作跳閘，脫鹽水II段進(jìn)線失電，此時脫鹽水I段和II段母線均不帶電，整個變電所停電。

④變電所停電后現(xiàn)場用電設(shè)備停止運(yùn)行，工藝人員主控及現(xiàn)場嘗試啟動電動機(jī)失敗，然后公用工程工藝通知電氣二期脫鹽所有電機(jī)無法啟動。

⑤電氣人員到達(dá)脫鹽水變電所現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)變電所所有饋線抽屜綜保停電無顯示，運(yùn)行狀態(tài)為I段進(jìn)線分閘、母聯(lián)合閘、II段進(jìn)線合閘，但是II段進(jìn)線上側(cè)電壓值為0V，I段進(jìn)線上側(cè)電壓晃電后恢復(fù)正常電壓420V，二期脫鹽整個變電所停電[4]。

4 處理過程及故障分析

應(yīng)急處理過程：

①發(fā)現(xiàn)故障后，電氣人員去循環(huán)水變電所檢查發(fā)現(xiàn)脫鹽水2#變壓器柜（0610）斷路器已分閘，綜保出現(xiàn)“IDMT正常反時限過電流動作”報警，查看事件記錄為：157A反時限過電流動作跳閘，動作時間為920ms（見圖2）。

圖2 脫鹽水2#變壓器時間記錄

②因公用工程著急開車，且晃電后其他裝置變電所故障也較多需要趕快處理，暫時將二期脫鹽水變電所倒閘為I段進(jìn)線帶母聯(lián)運(yùn)行，變電所恢復(fù)供電，保證工藝開車[5]。

故障分析：

通過對脫鹽水2#變壓器綜保故障錄播分析可得：

結(jié)合當(dāng)時變電所保護(hù)和開關(guān)動作的狀態(tài)和現(xiàn)場電動機(jī)運(yùn)行情況，分析脫鹽水2#變壓器跳閘的原因。

①二期脫鹽現(xiàn)場運(yùn)行電動機(jī)均在自動位，I段進(jìn)線晃電時設(shè)備接觸器失電跳閘后主控啟動信號仍然保持，備自投動作后，I段母線得電，故障前I段運(yùn)行所有設(shè)備同時啟動，啟動電流太大導(dǎo)致變壓器過載，反時限保護(hù)動作跳閘（見表1）。

表1 晃電時脫鹽水I段負(fù)荷表

由表1數(shù)據(jù)分析可知，I段所有運(yùn)行電機(jī)額定電流總和為：376A，按照啟動電流是額定電流7倍計(jì)算可知，I段運(yùn)行電機(jī)同時啟動時電流為：

II段啟=2632A

②晃電備自投動作時，脫鹽水II段負(fù)荷大約為：Ⅲ段=300A。

由以上1和2兩條的電流值可計(jì)算備自投動作時，II段進(jìn)線總負(fù)荷電流為：

II段啟+Ⅲ段=2632+300=2932A

換算到變壓器6KV側(cè)電流為：

I2#變6KV=2932/(6000/400)=195.5A

脫鹽水2#變壓器額定電流為：

In=60.6A

正常反時限過流保護(hù)整定值為：

Ieb=80A

K=0.1

通過正常反時間計(jì)算公式計(jì)算得到反時限過電流動作時間為：

t=776ms

綜上所述：電動機(jī)啟動時間大約為2s左右，776ms的動作時間根本無法躲過電動機(jī)啟動的時間，所以導(dǎo)致脫鹽水2#變壓器反時限動作跳閘。

通過對圖1脫鹽水2#變壓器的故障錄播數(shù)據(jù)分析可以看出，反時限過電流保護(hù)動作時間大約為850ms，此動作時間與分析結(jié)論數(shù)值比較接近，所以分析比較合理。脫鹽水2#變壓器綜保故障錄播見圖3。

圖3 脫鹽水2#變壓器綜保故障錄播

5 整改方法

①將部分電機(jī)打手動運(yùn)行，減少晃電時每段自啟動電動機(jī)啟動電流，盡量躲過變壓器反時限過電流的時間[6]。

②在設(shè)備和技術(shù)條件允許的情況下，調(diào)整變壓器的反時限保護(hù)參數(shù)，增加動作時間。

③備自投時間調(diào)長，減少晃電時備自投動作概率，防止整個變電所全部失電。

④啟用部分電機(jī)欠電壓保護(hù)跳閘功能，晃電后電機(jī)啟動需要人工復(fù)位報警才能正常啟動，減少晃電后電機(jī)啟動沖擊電流。