戚運(yùn)韜
(皖能合肥發(fā)電有限公司,安徽合肥 230002)
發(fā)電廠中380 V 低壓電機(jī)眾多,所屬系統(tǒng)及作用各異,對(duì)機(jī)組的重要性各不相同,應(yīng)根據(jù)電機(jī)的特性,合理地配置熱繼電器,配置合適可以最大限度地保護(hù)電機(jī)和機(jī)械設(shè)備,否則容易損壞電機(jī)損壞機(jī)械設(shè)備,甚至影響發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。
熱繼電器物美價(jià)廉、性價(jià)比高、動(dòng)作性能穩(wěn)定,在大型火力發(fā)電廠中廣泛用于低壓電機(jī)上作為過載及斷相保護(hù),可防止因電機(jī)過熱而破壞其絕緣性能。一般熱繼電器常閉節(jié)點(diǎn)串接到接觸器控制回路中,當(dāng)出現(xiàn)不正常工況或電機(jī)運(yùn)行電流瞬間增大,導(dǎo)致熱繼電器動(dòng)作,其常閉節(jié)點(diǎn)打開,接觸器線圈斷電從而斷開接觸器一次回路。熱繼電器常開節(jié)點(diǎn)接入也可編程邏輯控制器,熱繼電器動(dòng)作,其常開節(jié)點(diǎn)閉合,可編程邏輯控制器斷開一次回路接觸器,實(shí)現(xiàn)熱繼電器的保護(hù)功能。
過載保護(hù)不是反映故障而是反映異常運(yùn)行的,通過觀察、對(duì)比,分析造成電機(jī)過載保護(hù)動(dòng)作的一般有以下4 種情況:①在并泵期間存在過流;②在備用泵自啟時(shí)也有可能存在過流現(xiàn)象;③過載保護(hù)誤動(dòng);④機(jī)械卡澀。例如過載保護(hù)投跳閘,那么前3 種情況可能會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,但對(duì)于第4 種情況則可以保護(hù)電機(jī);過載保護(hù)投報(bào)警,那么前3 種情況不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,但對(duì)于第4 種情況則無法保護(hù)電機(jī)。過載是電機(jī)的一種異常運(yùn)行工況不屬于故障,在滿足一定條件下是可以運(yùn)行一段時(shí)間的,當(dāng)過載時(shí)間較短且過載電流不大,并且電機(jī)繞組未超過允許的溫升時(shí),這種過載現(xiàn)象是允許的;當(dāng)過載時(shí)間較長(zhǎng)且過載電流較大,致使電機(jī)繞組的溫升將超過允許值時(shí),是禁止的。
某發(fā)電公司裝機(jī)為兩臺(tái)630 MW 火力發(fā)電機(jī)組,共有380 V 低壓電機(jī)1000 多臺(tái),統(tǒng)計(jì)4 年來發(fā)生的380 V 低壓電機(jī)異常故障共計(jì)110 次,其中屬于熱繼電器保護(hù)范圍的共84次,發(fā)生過載82 次、斷相2 次,可以看出熱繼電器動(dòng)作的原因大多數(shù)是過載保護(hù)動(dòng)作。在84 次異常中發(fā)生設(shè)備損壞51 次,電機(jī)損壞26 次,軸承聯(lián)軸器損壞22 次,熱繼電器損壞2 次,引線鼻脫焊1 次。在低壓電機(jī)的異常中熱繼電器可以有效保護(hù)的次數(shù)占比76%,熱繼電器作為低壓電機(jī)保護(hù)的重要組成部分是必要的。在這84 次異常中發(fā)生電機(jī)損壞26 次,占比約31%,沒有達(dá)到熱繼電器保護(hù)目的導(dǎo)致電機(jī)絕緣損壞。
熱繼電器定值指允許長(zhǎng)期通過而不會(huì)引起繼電器動(dòng)作的電流,一般是整定為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.05~1.2 倍,其動(dòng)作特性是反時(shí)限特性,即超過啟動(dòng)門檻后電流越大,動(dòng)作時(shí)間越短。過載保護(hù)報(bào)警還是跳閘,就是傾向保護(hù)電機(jī)還是傾向穩(wěn)定系統(tǒng),對(duì)待過載保護(hù),在不同的系統(tǒng)中應(yīng)區(qū)別對(duì)待。所以電機(jī)在配置熱繼電器時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)電機(jī)性能及特性有充分的了解,如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流大小、負(fù)載性質(zhì)、允許溫升等。
2019 年11 月3 日,5#爐B 送風(fēng)機(jī)B 潤(rùn)滑油泵電流由8.1 A突升至15.1 A,后恢復(fù)至8 A 左右,電機(jī)有異音。檢查情況:熱繼電器整定值14.5 A;電機(jī)型號(hào)1LE0001-1CB0 3-3FA4 132S,額定容量5.5 kW,額定電壓380 V,額定電流12.1 A;測(cè)量直流電阻三相平衡約為2.05 Ω;測(cè)量絕緣電阻,對(duì)地電阻1500 MΩ,相間阻值1000 MΩ,絕緣良好;發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器梅花墊損壞,電機(jī)冷卻風(fēng)扇葉有輕微變形。
調(diào)取火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)中5#爐B 送風(fēng)機(jī)B 潤(rùn)滑油泵運(yùn)行電流歷史曲線,從歷史曲線看,電流瞬時(shí)到達(dá)最大值15.1 A約30 s 后恢復(fù)成8 A,繼續(xù)運(yùn)行12 min 后手動(dòng)切換到A 潤(rùn)滑油泵運(yùn)行。
分析探討5#爐B 送風(fēng)機(jī)B 潤(rùn)滑油泵電流突升是電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉變形與風(fēng)扇罩殼發(fā)生摩擦,梅花墊損壞聯(lián)軸器金屬碰撞造成的。5#爐B 送風(fēng)機(jī)B 潤(rùn)滑油泵運(yùn)行電流最大值15.1 A,約是熱繼電器整定值14.5 A 的1.04 倍,沒有達(dá)到啟動(dòng)門檻,不足以使熱繼電器動(dòng)作,所以保護(hù)不動(dòng)作是正確的。5#爐B 送風(fēng)機(jī)B潤(rùn)滑油泵如果過載跳閘,備用油泵及時(shí)正確自動(dòng)投入的話可能會(huì)只造成機(jī)組的擾動(dòng);備用油泵不能及時(shí)正確地自動(dòng)投入,則需要運(yùn)行值班員處理得當(dāng),使機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行,運(yùn)行值班員處理稍有失誤無法穩(wěn)住負(fù)荷,則會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組跳機(jī)非停,無論降負(fù)荷運(yùn)行還是跳機(jī)非停都是嚴(yán)重故障,給發(fā)電廠造成巨大損失。對(duì)于像送風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油泵這樣一旦跳閘就會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的電機(jī),熱繼電器配置時(shí)就應(yīng)該主要考慮穩(wěn)定系統(tǒng),熱繼電器動(dòng)作于跳閘就不合適,應(yīng)只動(dòng)作于發(fā)信號(hào)至運(yùn)行值班室而不跳閘,當(dāng)運(yùn)行值班員接收到聲光報(bào)警信號(hào)后,迅速執(zhí)行預(yù)案進(jìn)行處理,保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過排查發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的定子冷卻水泵、工業(yè)水泵,保安系統(tǒng)的交流潤(rùn)滑油泵,制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)油泵,風(fēng)煙系統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)油泵、空預(yù)器等都屬于這種極度重要,對(duì)機(jī)組系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起關(guān)鍵作用的380 V 低壓電機(jī),熱繼電器在配置時(shí)整定值取電機(jī)額定電流1.2 倍,且只動(dòng)作于發(fā)信號(hào)至運(yùn)行值班室為宜。
2020 年8 月13 日凌晨,5#爐B 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)跳閘,檢查情況:A 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)熱繼電器動(dòng)作,運(yùn)行值班員發(fā)現(xiàn)報(bào)警后斷開電源空開,拆開電機(jī)口線罩殼測(cè)量電機(jī)絕緣正常,重新開啟。2020 年8 月17 日晚,5#爐A 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)跳閘,檢查情況:A 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)熱繼電器動(dòng)作,電源空開跳閘,拆開電動(dòng)機(jī)口線罩殼測(cè)量電機(jī)絕緣為0,電機(jī)絕緣已損壞。
調(diào)取火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)中5#爐所有給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)運(yùn)行電流歷史曲線,運(yùn)行電流基本維持在0.9~1 A。電機(jī)額定電流1.12 A,A、D 給煤機(jī)清掃鏈電動(dòng)機(jī)熱繼電器整定值為1.4 A,B、C 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)熱繼電器整定值為1.2 A,E、F 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)熱繼電器整定值為1.3 A。
分析探討5#爐A 給煤機(jī)清掃鏈電動(dòng)機(jī)的熱繼電器常開節(jié)點(diǎn)接到給煤機(jī)控制器中,當(dāng)熱繼電器動(dòng)作,其常開點(diǎn)閉合,由給煤機(jī)控制器控制斷開一次回路接觸器。一般熱繼電器整定值的1.05 倍是啟動(dòng)門檻,超過門檻才會(huì)進(jìn)入反時(shí)限動(dòng)作區(qū),A 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)熱繼電器整定值1.4 A,它的啟動(dòng)門檻就是1.47 A,只有超過了1.47 A 才會(huì)進(jìn)入反時(shí)限動(dòng)作區(qū)計(jì)時(shí),就造成A 給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)過載電流較大,致使電機(jī)燒毀。對(duì)于像給煤機(jī)清掃鏈電動(dòng)機(jī)這樣工作環(huán)境比較好,且較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)不會(huì)影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的電機(jī),熱繼電器配置時(shí)就應(yīng)該主要考慮保護(hù)電機(jī)。給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)正常不是滿負(fù)荷運(yùn)行,電流基本維持在0.9~1 A,熱繼電器整定值取正常運(yùn)行電流高值的1.1 倍即1.1 A比較合適。5#爐給煤機(jī)清掃鏈電機(jī)熱繼電器整定值全部統(tǒng)一調(diào)整為1.1 A 后一直運(yùn)行穩(wěn)定,有效地保護(hù)了電機(jī)和機(jī)械設(shè)備。經(jīng)過排查發(fā)電機(jī)組除灰系統(tǒng)的沖洗水泵、排污泵,化水系統(tǒng)的加藥泵,廢水系統(tǒng)的排水泵、鼓風(fēng)機(jī),吹掃系統(tǒng)的吹灰器等都屬于重要性有限的類型,較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)不會(huì)影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行,熱繼電器在配置時(shí)整定值取正常運(yùn)行電流高值的1.1 倍,且直接動(dòng)作于跳閘為宜。
2020 年11 月3 日,5#爐撈渣機(jī)跳閘。檢查情況:5#爐撈渣機(jī)熱繼電器動(dòng)作,運(yùn)行值班員發(fā)現(xiàn)報(bào)警后斷開電源空開。檢修維護(hù)人員拆開電機(jī)接線罩殼,測(cè)量直流電阻三相平衡,測(cè)量絕緣電阻絕緣良好,重新開啟正常。
調(diào)取火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)中5#爐撈渣機(jī)運(yùn)行電流歷史曲線看,運(yùn)行電流基本維持在20~28 A,此次電流由26 A 升至37 A,運(yùn)行18 min 保護(hù)動(dòng)作跳閘,而5#爐撈渣機(jī)停運(yùn)超過3 h,無法正常排渣就需要機(jī)組降出力運(yùn)行,并需要大量人員人力清渣。撈渣機(jī)額定電流37 A,熱繼電器整定值31 A。
分析原因,5#爐撈渣機(jī)熱繼電器常閉節(jié)點(diǎn)接到其控制回路中,當(dāng)熱繼電器動(dòng)作,其常閉點(diǎn)打開,斷開一次回路接觸器。電機(jī)額定電流37 A,運(yùn)行電流基本在20~28 A,可以看出熱繼電器整定值31 A 是按正常運(yùn)行電流高值的1.1 倍,即28 A 的1.1倍取得。撈渣機(jī)電機(jī)為F 級(jí)絕緣,在額定輸出時(shí)按B 級(jí)溫度等級(jí)使用,電機(jī)溫度上限為130 ℃,按照運(yùn)行工況,電動(dòng)機(jī)1.2 倍額定電流可以運(yùn)行1 h。對(duì)于像撈渣機(jī)電機(jī)這樣停運(yùn)會(huì)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成一定影響的電機(jī),熱繼電器配置時(shí)就應(yīng)傾向穩(wěn)定系統(tǒng),整定值按正常運(yùn)行電流高值的1.1 倍取是不合適的,應(yīng)該以電機(jī)額定電流的1.2 倍為優(yōu),在最大限度保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)兼顧電機(jī)安全。經(jīng)過排查發(fā)電機(jī)組制粉系統(tǒng)的給煤機(jī),化水系統(tǒng)的除鹽水泵、膠球清洗泵,除灰系統(tǒng)的鋼帶機(jī)、斗提機(jī),輸煤系統(tǒng)的皮帶機(jī)等,都屬于這種可以短時(shí)停運(yùn)、長(zhǎng)時(shí)間則會(huì)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成一定影響的類型,熱繼電器在配置時(shí)整定值取電機(jī)額定電流1.2 倍,且直接動(dòng)作于跳閘為宜。
根據(jù)電機(jī)在發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)中的作用及跳閘對(duì)生產(chǎn)影響的嚴(yán)重程度,電機(jī)熱繼電器配置不同,對(duì)機(jī)組系統(tǒng)穩(wěn)定起關(guān)鍵作用,一旦跳閘就影響機(jī)組運(yùn)行的低壓電機(jī),熱繼電器在配置時(shí)整定值取電機(jī)額定電流1.2 倍,且只動(dòng)作于發(fā)信號(hào);對(duì)重要性有限,較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)不會(huì)影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的低壓電機(jī),熱繼電器在配置時(shí)整定值取正常運(yùn)行電流高值的1.1 倍,且直接動(dòng)作于跳閘;對(duì)允許短時(shí)停運(yùn),長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)則會(huì)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成一定影響的低壓電機(jī),熱繼電器在配置時(shí)整定值取電機(jī)額定電流1.2倍,且直接動(dòng)作于跳閘。
電機(jī)運(yùn)行中斷相會(huì)使電流升高2 倍以上,無論是選按電機(jī)的運(yùn)行電流整定還是按電機(jī)額定電流整定,其結(jié)果都不會(huì)影響熱繼電器在電機(jī)斷相時(shí)的正確動(dòng)作。
通過介紹低壓電機(jī)熱繼電器實(shí)際應(yīng)用,說明對(duì)不同類型電機(jī)熱繼電器采取不同配置,選擇合適的動(dòng)作方式、合理的整定值,可以提高發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)穩(wěn)定性,還能有效保護(hù)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備,增加經(jīng)濟(jì)效益。