方 海，林成霞，吳國穎，梁 亮

（1.浙江巨化技術中心有限公司，國家氟材料工程技術研究中心；2.浙江巨化股份有限公司電化廠：浙江 衢州 324004）

冰機是化工裝置中的重要設備，為科研生產(chǎn)提供制冷服務，一旦配電系統(tǒng)停電或冰機跳停將使用冷系統(tǒng)溫度升高，嚴重影響反應裝置的運行，甚至發(fā)生爆炸等重大安全事故。某企業(yè)技術中心從事化工產(chǎn)品的研究開發(fā)工作，在一次實驗啟動-35 ℃冰機時，該配電室所供區(qū)域全部失電。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，II 段母線進線開關跳閘動作，20AA 的冰機總開關跳閘動作，現(xiàn)場冰機動力柜開關處于合閘狀態(tài)，初步判斷問題出在-35 ℃冰機或是其一次回路上的相關電氣元件設備，于是拉冰機動力柜開關，在確定冰機總開關、冰機動力柜開關斷開且線路無其他異常后，重新啟動II段母線進線開關，配電系統(tǒng)在隔離問題線路后又重新恢復供電。

該配電室配置有380 V、200 kW 和380 V、280 kW的冰機各1臺，日常運行時1開1備，分別由1#、2#變壓器所帶的I段、II段母線供電，2段母線平時分列運行，冰機啟動方式為軟啟動（軟啟動器型號為SSD1）。以往也曾有多次跳閘情況發(fā)生過，有因冰機電機繞組燒壞導致的冰機動力柜開關、冰機總開關跳閘，有因II段母線進線開關保護模塊老化導致的開關誤動作，有因該冰機安裝調(diào)試間斷軟啟動控制接線錯誤導致的冰機動力柜開關、冰機總開關跳閘，也有因冰機過載啟動導致的越級動作冰機總開關跳閘。而本次跳閘是越級2級開關同時動作，問題顯得更為嚴重，因此對該冰機一次回路上的電氣設備檢查測試就顯得非常重要。

1 線路原因排查

配電室電氣一次模擬如圖1所示。

圖1 配電室電氣一次模擬Fig 1 Electrical simulation of distribution room

檢查該冰機280 kW 的主電機，電機如發(fā)生嚴重短路且冰機動力柜開關（QF6）拒動作的情況下越級冰機總開關（QF4）、II 段母線進線開關（QF2）的情況有可能發(fā)生。但檢查了電機端蓋接線及線纜絕緣，繞組相間及對地絕緣都為“∞”，電機繞組電阻及匝間短路情況檢測后亦排除，查看軟啟動器SSD1的歷史故障，未發(fā)現(xiàn)故障報警或動作，顯然問題原因不出在電機上。

檢查冰機啟動柜的一次回路上，該柜內(nèi)有一次設備：保護開關QF6（Smart NSC630KIn=630 A整定Isd=10In，In為額定電流，Isd為短延時電流）和僅啟動時運行的軟啟動器（SSD1-640-E）及軟啟動結(jié)束后切換到旁路接觸器。檢查柜內(nèi)一次回路無短路痕跡，旁路接觸器吸合觸頭動作良好，SSD1 的基本參數(shù)設置為額定電流474 A 加速斜坡時間10 s，電流限制比例400%，電機啟動模式為限流，參數(shù)設置符合冰機的啟動條件。

排查其上級開關所在的配電室20AA 的配電柜，冰機總開關為萬能式斷路器DW15-630/1，銘牌相關參數(shù)In=630 A，瞬時10In，長延時0.64～1In欠壓瞬時，可電動合閘。本案例該斷路器為跳閘狀態(tài)，分析跳閘原因不外乎：1）線路或短路或電機啟動瞬間大電流使瞬動過電流脫扣器脫扣跳閘；2）斷路器本體發(fā)熱，熱繼電器溫度過高，導致電子型脫扣器脫扣跳閘；3）電壓不穩(wěn)或失壓，電壓瞬時過低使欠電壓脫扣器脫扣跳閘；4）分勵脫扣器脫扣跳閘。經(jīng)過絕緣測試、溫度測試及分勵電壓測試，排除2、4 項可能性，觀察柜內(nèi)設備狀態(tài)無短路痕跡，問題故障縮小為大電流啟動及電壓不穩(wěn)造成的概率很高。

排查上級開關QF2 所在的2AA 柜，進線開關為MT20 H1In=2 000 A，整定長延時電流Ir=0.5In，長延時tr=4 s（@6Ir）；短延時電流Isd=5Ir，短延時tsd=0.2 s。開關柜內(nèi)無異常，進線電壓400 V 三相電壓正常，其MicroIogic5.0E 保護模塊Ir亮燈，此斷路器才更新過不到2年，因模塊老化導致的誤動作可能性較小。

經(jīng)過以上檢查，排除了因一次回路短路造成的跳閘可能性，那么冰機大電流啟動造成對配電系統(tǒng)沖擊的可能就很大。當班操作人員冰機開機嚴格按操作票正常啟動，開機經(jīng)過盤車。以往啟動都正常，可這次使配電系統(tǒng)，而且還是越級QF4、QF22級開關連跳，顯然有更深層次的原因。

2 故障分析整改

在QF4斷路器下端，使用FIUKE376鉗形電流表實時觀察冰機啟動電流，電流變化如圖2所示。

圖2 冰機主電機軟啟動電流Fig 2 Soft start current of ice machine main motor

由于軟啟動SSD1的限流啟動作用，故其最高啟動電流限制于2 kA。保護開關NSC630K 產(chǎn)品參數(shù)表中的開關脫扣特性曲線表明，在滿足NSC630K 不誤動作前提下適當提高軟啟動限流倍數(shù)，更有利于重載啟動冰機的成功率[1]。長延時動作時間倍數(shù)N(Ir)=474 A×400%/630 A=3，查tr=20 s符合軟啟動默認的10 s，但其短延時電流整定Isd=10In與上級開關QF4 的瞬時10In保護參數(shù)一致，顯然是不符合上下級保護整定規(guī)則，將其整定Isd=7In，可符合上下級整定匹配要求。

深入了解當時配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在啟動冰機時I 段、II 段母線處于聯(lián)絡運行（QF0 合閘），1#變壓器處于冷備用狀態(tài)，I 段母線所帶的-15 ℃冰機已運行，啟動-35 ℃冰機前II段已加載了近400 A 電流，II 段母線進線開關整定長延時Ir=0.5In；tr=4 s@6Ir，長延時整定電流符合線路計算電流要求。

延時時間需配合產(chǎn)品說明書要求分析整定。根據(jù)施耐德Micrologic5.0E 保護器控制單元用戶手冊，從MT20 H1 斷路器長延時保護反時限的特性圖分析，I/Ir為≤2.2時動作時間≥11 s，當I/Ir為≥2.7時動作時間≤10 s，當2 段母線并列運行時，啟動-35 ℃冰機的線路瞬時電流近2.7 kA，斷路器在I/Ir為2.7 時限下未能躲過軟啟動限定10s 的啟動時間，引發(fā)斷路器長延時保護動作[2]。故將長延時整定Ir=0.5In，tr=12 s@6Ir，這樣可符合2 段母線并列運行下的冰機啟動。

以上設置，即避免了QF6 短延時保護的越級動作，同時也解決了在母線并列運行條件下啟動冰機而造成的系統(tǒng)失電。設置后歷經(jīng)2年，系統(tǒng)穩(wěn)定運行，未再發(fā)生此類故障。

3 結(jié)束語

根據(jù)-35 ℃冰機軟啟動開關NSC630K 和5.0E保護器的特性，將NSC630K 短延時整定設置為Isd=7In以及將5.0E 保護器長延時整定時間改為tr=12 s@6Ir。設置后，系統(tǒng)穩(wěn)定運行2 年，未再發(fā)生此類故障。

配電系統(tǒng)開關整定不僅要考慮保護上下級保護配合，同時也要考慮到特殊運行條件下大負荷設備啟動特性對系統(tǒng)的影響。在實際生產(chǎn)運行中，還要針對不同廠家的低壓斷路器結(jié)合該產(chǎn)品說明書上的技術數(shù)據(jù)和脫扣曲線及電流脫扣器的整定計算來設定保護數(shù)據(jù)，這樣才能使各級斷路器發(fā)揮最佳保護性能，避免越級跳閘而帶來的安全隱患。