150萬方壓縮機(jī)4800kW驅(qū)動(dòng)電機(jī)速斷跳閘原因分析

分類：解決方案日期：2011-07-05 00:00:00 來源：西部工控網(wǎng)

1 引言
對于工業(yè)用電動(dòng)機(jī)，額定功率小于2000kW時(shí)，一般可以裝設(shè)電流速斷保護(hù)。額定功率在2000kW及其以上的電動(dòng)機(jī)，或額定功率小于2000kW，且電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏系數(shù)要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。

2 背景資料
山西煤層氣中央處理廠位于山西省晉城市、沁水縣、端氏鎮(zhèn)，是國內(nèi)第一座煤層氣處理廠。它對整個(gè)沁水盆地煤層氣進(jìn)行集中處理并外輸。

目前中央處理廠設(shè)有4臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)組,1號、2號壓縮機(jī)組處理能力為50×104m3/d，驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率為1600kW，電壓等級為10kV； 3號、4號壓縮機(jī)組處理能力為150×104m3/d，驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率為4800kW（設(shè)有縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)），電壓等級為10kV。

該廠2009年投產(chǎn)，投產(chǎn)初期1號、2號壓縮機(jī)組運(yùn)行。隨著煤層氣產(chǎn)量增加，3號壓縮機(jī)組于2010年7月投入運(yùn)行。

2010年7月31日凌晨4點(diǎn)35分，3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)斷路器電流速斷保護(hù)跳閘，跳閘電流為：IA=1300A，IB=2600A，IC=900A。3號壓縮機(jī)組停機(jī)后，運(yùn)行人員使用綜合保護(hù)檢測儀對驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)綜合保護(hù)裝置進(jìn)行了模擬測試，使用直流電阻測試儀對驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相電阻進(jìn)行了測量，測試結(jié)果正常。

運(yùn)行人員根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行討論，初步判斷3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器出現(xiàn)故障，決定將4號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器調(diào)至3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)。.

7月31日下午16點(diǎn)30分起動(dòng)3號壓縮機(jī)組。

7月31日17點(diǎn)15分，3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)斷路器再次電流速斷保護(hù)跳閘，跳閘電流為：IA=2800A，IB=1700A，IC=600A。

運(yùn)行人員經(jīng)過再次分析，認(rèn)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置或驅(qū)動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)故障。8月3日綜合保護(hù)裝置廠家、驅(qū)動(dòng)電機(jī)廠家派技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場，對驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置重新進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，對驅(qū)動(dòng)電機(jī)重新進(jìn)行接地和絕緣測量，并打開視窗對驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查，未查出任何故障。

8月3日下午15點(diǎn)運(yùn)行人員再次將3號壓縮機(jī)組投入運(yùn)行，3號壓縮機(jī)組空載運(yùn)行1小時(shí)，未見異常，加載運(yùn)行3小時(shí)后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)斷路器再次電流速斷保護(hù)跳閘，跳閘電流為：IA=2540A，IB=2700A，IC=1240A。

3 跳閘原因分析及處理措施
3.1跳閘原因分析

經(jīng)過對3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)斷路器幾次跳閘記錄分析，并查看驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置錄波記錄，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)斷路器每次電流速斷保護(hù)跳閘時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)母線電壓均未發(fā)生變化。因此，我們初步判斷3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置速斷電流跳閘信號為虛信號。

8月5日，運(yùn)行人員將3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)側(cè)電流互感器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置之間的信號線斷開，即將3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)停用，然后重新將3號壓縮機(jī)組投入運(yùn)行，3號壓縮機(jī)組運(yùn)行72小時(shí)，一切正常。經(jīng)過此次運(yùn)行，我們確定3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置速斷電流跳閘信號為虛信號。

綜合保護(hù)裝置速斷電流跳閘虛信號產(chǎn)生原因分析：

a、電位差產(chǎn)生虛電流信號

目前，國內(nèi)大型電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線形式如圖1所示。即電動(dòng)機(jī)電源高壓開關(guān)柜內(nèi)及電動(dòng)機(jī)定子線圈中性點(diǎn)附近各裝3只電流互感器，其極性使二次側(cè)電流在二次回路內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，而不平衡電流流入差動(dòng)繼電器(如圖1)。

圖1 通用式大型電動(dòng)機(jī)縱差保護(hù)接線圖

1LH、2LH:電流互感器差動(dòng)保護(hù)級二次線圈；

1kD~3kD:差動(dòng)繼電器，kDD為差動(dòng)保護(hù)二次回路斷

線監(jiān)察繼電器；

U1:電源側(cè)電流互感器器接地電壓；

U2:電機(jī)側(cè)側(cè)電流互感器器接地電壓。

3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)側(cè)電流互感器安裝在中性點(diǎn)接線箱內(nèi)，中性點(diǎn)接線箱隨驅(qū)動(dòng)電機(jī)附帶，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器及綜合保護(hù)裝置安裝于高壓配電室高壓開關(guān)柜內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與高壓開關(guān)柜之間距離約為300m。

如圖1所示，運(yùn)行人員現(xiàn)場測量U1與U2電位差約為5V，因?yàn)檫@個(gè)電位差的存在，所以產(chǎn)生Io。驅(qū)動(dòng)電機(jī)側(cè)中性點(diǎn)接線箱與驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置間的信號電纜為2.5mm2銅芯電纜，信號電纜單位阻抗為6.88×10-3Ω/m。

信號電纜內(nèi)阻R﹦6.88×300÷1000﹦2.064A，

Io﹦（U1－U2）÷R﹦5÷2.064 ﹦2.42A。

即驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器二次側(cè)三相電流矢量和Ia﹢Ib﹢Ic﹦Io﹦2.42A。

反映到驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器一次側(cè)電流

矢量和即IA﹢IB﹢IC﹦IO﹦Io×（500÷5）﹦2.42×（500÷5）﹦242A。

當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍在正常運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行一次電流值仍為三相平衡電流，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器二次側(cè)三相電流嚴(yán)重偏離電機(jī)實(shí)際運(yùn)行值，這個(gè)值一般是電機(jī)額定電流的2~10倍。

由于這個(gè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置電流速斷保護(hù)設(shè)定值，當(dāng)此數(shù)據(jù)上傳至驅(qū)動(dòng)電機(jī)綜合保護(hù)裝置時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源電源側(cè)斷路器速斷保護(hù)跳閘。

b、通信干擾

<<電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范>>GB 50217-2007規(guī)定：抑制電氣干擾強(qiáng)度的弱電回路控制和信號電纜，當(dāng)需要時(shí)可采取下列措施：

1、與電力電纜并行附設(shè)時(shí)相互間距，在可能范圍內(nèi)宜遠(yuǎn)離；對電壓高、電流大的電力電纜間距宜更遠(yuǎn)。

2、敷設(shè)于配電裝置內(nèi)的控制和信號電纜，與耦合電容器或電容式電壓互感器、避雷器或避雷針接地處的距離，宜在可能范圍內(nèi)遠(yuǎn)離。

中央處理廠建有1座高壓配電室，3號壓縮機(jī)組驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源測斷路器速斷跳閘后，運(yùn)行人員對高壓配電室電纜溝內(nèi)電纜敷設(shè)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)溝內(nèi)控制電纜、信號電纜、高低壓動(dòng)力電纜多處纏繞敷設(shè)，信號電纜多處緊靠電壓互感器、避雷器、電容補(bǔ)償裝置。以上電纜敷設(shè)方式均可導(dǎo)致信號電纜內(nèi)產(chǎn)生干擾信號。

3.2處理措施

a、清除電位差產(chǎn)生的虛電流信號

如圖2所示，斷開U2接地點(diǎn)，使U1、U2統(tǒng)一在驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)高壓開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行接地，這樣U1、U2為一個(gè)電位，消除了電位差，即U1－U2=0，因此I0=0，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器二次側(cè)三相電流矢量和為0，反映到驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器一次側(cè)電流矢量和IO=0。

此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源側(cè)電流互感器二次側(cè)三相電流反映了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行值。