戚運(yùn)韜

（皖能合肥發(fā)電有限公司，安徽合肥 230002）

0 引言

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。

1 熱繼電器功能

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。

2 實(shí)際案例分析

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。

2.1 案例1

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。

2.2 案例2

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。

2.3 案例3

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。

3 熱繼電器的配置

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。

4 結(jié)論

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。