電動(dòng)機(jī)控制回路的分析與改造

李秋萍

(廣東粵電云浮發(fā)電廠有限公司，廣東 云浮 527328)

0 引言

電廠廠用機(jī)械設(shè)備所使用的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)稱為廠用電動(dòng)機(jī)，廠用電動(dòng)機(jī)是發(fā)電廠的重要負(fù)荷，隨著機(jī)組容量逐漸變大，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、堵轉(zhuǎn)及其他故障狀態(tài)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊越來(lái)越多，電動(dòng)機(jī)對(duì)各種綜合保護(hù)裝置的依賴性隨之加強(qiáng)。但由于設(shè)計(jì)單位對(duì)該設(shè)備缺乏了解，使設(shè)計(jì)出來(lái)的電動(dòng)機(jī)控制回路在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)種種問(wèn)題。電廠工程技術(shù)人員只能通過(guò)制訂合理的配電方案、設(shè)計(jì)正確的控制回路及選擇合理的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和保護(hù)方式來(lái)緩解這一矛盾，盡量減少電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)或故障等過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)的影響程度和范圍，確保發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。

廣東粵電云浮發(fā)電廠有限公司C廠為2臺(tái)新建300 MW循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組，220 kV升壓站采用單斷路器雙母線接線方式，單臺(tái)機(jī)組保安電源為800 kW容量的柴油發(fā)電機(jī)組，#5機(jī)組廠用低壓380 V塑殼斷路器加接觸器帶Pmac801保護(hù)電動(dòng)機(jī)共56臺(tái)，#6機(jī)組71臺(tái)。電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)采用硬件安裝方式，將電動(dòng)機(jī)控制回路設(shè)計(jì)成抽屜式結(jié)構(gòu)，同種容量的硬件安裝完全一致，當(dāng)某一抽屜出現(xiàn)故障時(shí)，可用同容量抽屜開(kāi)關(guān)緊急備用。

該廠低壓廠用380 V電動(dòng)機(jī)配置了Pmac801智能型保護(hù)控制器，取代了電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)中常用的分散裝置，簡(jiǎn)化了電動(dòng)機(jī)控制回路結(jié)構(gòu)。它由主體、CT模塊、顯示模塊等組成，安裝在抽屜開(kāi)關(guān)內(nèi)。CT模塊為專用分體式，根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)，選擇不同的專用CT模塊。廣東粵電云浮發(fā)電廠有限公司C廠380 V電動(dòng)機(jī)Pmac801智能型保護(hù)控制器專用 CT 用到了6.3 A，25 A，100 A，250 A，820 A 5個(gè)型號(hào)，不同型號(hào)不能互換使用。前4種型號(hào)為接觸器模式，最后1種為斷路器模式。該廠在實(shí)際應(yīng)用中主要配置了過(guò)載保護(hù)、啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)、過(guò)流堵轉(zhuǎn)保護(hù)、電流不平衡保護(hù)、短路保護(hù)及接地保護(hù)等保護(hù)裝置。

1 故障現(xiàn)象

(1)2011－06－13 T 16:30，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#5機(jī)組直流系統(tǒng)有接地故障，檢查到#5機(jī)組直流系統(tǒng)#1充電柜負(fù)母對(duì)地電壓為31.9 V，對(duì)地電阻為26.3 kΩ;#2充電柜負(fù)母對(duì)地電壓為32.1 V，對(duì)地電阻為26.8 kΩ;查出接地點(diǎn)為#1饋電屏第16路“380 V保安分電屏電源一”。查保安段分電屏信息:負(fù)母對(duì)地電壓32.2 V，對(duì)地電阻 26.3 kΩ;檢查結(jié)果為“保安B段#8柜”接地。在處理故障過(guò)程中，運(yùn)行值班人員在#5機(jī)組單控室直流系統(tǒng)饋電屏一直接拉開(kāi)直流空開(kāi)16Z(380 V保安分電屏電源一)，導(dǎo)致380 V保安段電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中出現(xiàn)了誤跳閘現(xiàn)象。

(2)2010年7月21日，繼電保護(hù)檢修人員在配合運(yùn)行人員做柴油發(fā)電機(jī)組自投試驗(yàn)過(guò)程中，廠用電監(jiān)控系統(tǒng)(ECMS)跳開(kāi)保安段工作進(jìn)線開(kāi)關(guān)，此時(shí)，聯(lián)鎖柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，380 V保安段所有在“工作”位置的負(fù)荷群?jiǎn)?，造成柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗。

(3)2010年6月20日，380 V塑殼斷路器加接觸器帶Pmac801控制器的“#5機(jī)組空調(diào)電源箱”開(kāi)關(guān)在其電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，Pmac801控制器“啟動(dòng)超時(shí)”保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘，繼電保護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查并復(fù)歸保護(hù)裝置，開(kāi)關(guān)出現(xiàn)自動(dòng)合閘現(xiàn)象。

2 原因分析

廣東粵電云浮發(fā)電廠有限公司C廠#5，#6機(jī)組低壓380V電動(dòng)機(jī)的塑殼斷路器加接觸器帶Pmac801保護(hù)裝置的控制回路如圖1所示。帶Pmac801型保護(hù)裝置的電動(dòng)機(jī)控制回路均采用直流110 V電源并取自直流分電屏，直流分電屏的電源由2路直流電源經(jīng)ATS自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行失電切換。

圖1中保護(hù)裝置PMAC801的常開(kāi)接點(diǎn)(29，30)串接到電動(dòng)機(jī)合閘回路中去，保護(hù)裝置上電后，其常開(kāi)接點(diǎn)閉合。當(dāng)直流分電屏一路直流電源消失時(shí)，直流分電屏中的ATS開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換到另一路直流電源，在切換過(guò)程中，直流分電屏ATS自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的時(shí)間由廠家整定為200 ms。電廠繼電保護(hù)人員單獨(dú)對(duì)Pmac801保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn):不論裝置選用的是220 V AC或是110 V DC，上電自檢后繼電器A的常開(kāi)觸點(diǎn)(29，30)的閉合時(shí)間都為1400 ms。選用110 V DC保護(hù)電源時(shí)，掉電后繼電器A的常開(kāi)觸點(diǎn)(29，30)的延時(shí)打開(kāi)時(shí)間為80 ms;選用220V AC作為保護(hù)電源時(shí)，掉電后繼電器A的常開(kāi)觸點(diǎn)(29，30)的延時(shí)打開(kāi)時(shí)間為450 ms?？梢?jiàn)，電廠選用380 V電動(dòng)機(jī)的Pmac801型保護(hù)裝置在直流屏一路電源消失后，其常開(kāi)觸點(diǎn)(29，30)打開(kāi)后再次閉合需要200 ms(ATS切換時(shí)間)+1 400 ms(上電后再次閉合時(shí)間)，即保護(hù)裝置內(nèi)繼電器A的常開(kāi)觸點(diǎn)(29，30)失電斷開(kāi)后需要1 600 ms才能再次閉合，而電廠將控制回路中的合閘繼電器的延時(shí)打開(kāi)接點(diǎn)時(shí)間整定為1 000 ms，躲不過(guò)ATS自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間，造成保安段電動(dòng)機(jī)合閘回路斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)跳閘。

圖1中電動(dòng)機(jī)控制回路的合閘繼電器線圈HJ取其自身延時(shí)打開(kāi)的常開(kāi)觸點(diǎn)進(jìn)行自保持，造成合閘繼電器線圈HJ一直通電。相對(duì)380 V保安段系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)而言，當(dāng)380 V保安段系統(tǒng)由失壓至柴油發(fā)電機(jī)恰好帶上保安段時(shí)，開(kāi)關(guān)在“工作”位置的電動(dòng)機(jī)就會(huì)自啟動(dòng)。在自啟動(dòng)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)380 V保安段母線電壓下降和電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。因?yàn)閰⒓幼詥?dòng)的電動(dòng)機(jī)較多，在成組電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，較大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電壓降低。由于柴油發(fā)電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)的容量有限，電動(dòng)機(jī)群?jiǎn)㈦娏骱艽?，造成柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗。

事實(shí)證明:對(duì)配有Pmac801保護(hù)裝置的380 V電動(dòng)機(jī)，當(dāng)380 V電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障或啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，對(duì)投跳閘的相關(guān)保護(hù)就要?jiǎng)幼鳎_(kāi)關(guān)跳閘;當(dāng)就地手動(dòng)復(fù)歸保護(hù)裝置時(shí)，380 V電動(dòng)機(jī)合閘回路中的保護(hù)裝置常開(kāi)接點(diǎn)(反映保護(hù)動(dòng)作)重新轉(zhuǎn)換成閉合狀態(tài)，因控制回路中的合閘繼電器HJ一直通電，復(fù)歸后電動(dòng)機(jī)交流合閘回路的接觸器重新合閘，造成電動(dòng)機(jī)在故障中啟動(dòng)。

3 解決方法

電廠380 V帶Pmac801保護(hù)裝置的電動(dòng)機(jī)合閘自保持延時(shí)躲不過(guò)直流ATS切換開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間，假設(shè)將合閘繼電器的延時(shí)打開(kāi)時(shí)間設(shè)置為2 s，這樣就保證了當(dāng)一路直流電源失電開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，在ATS開(kāi)關(guān)切換上另一路直流電源時(shí)，帶Pmac801保護(hù)裝置的380 V電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)就能躲過(guò)ATS切換時(shí)間，重新自動(dòng)合閘。電廠熱控分散控制系統(tǒng)(DCS)跳合閘脈沖設(shè)置為2s左右，會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)方分閘后開(kāi)關(guān)再次合上，遠(yuǎn)方位置就分不了閘。根據(jù)以上分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制訂了解決方案。

(1)將Pmac801保護(hù)裝置的保護(hù)電源改成220 V AC，交流電源取自本身動(dòng)力A相電源。采用交流電源后，根據(jù)對(duì)Pmac801裝置測(cè)試結(jié)果，其常開(kāi)觸點(diǎn)(29，30)掉電延時(shí)打開(kāi)時(shí)間為450 ms，躲過(guò)了廠用電快切時(shí)間100 ms。同時(shí)將合閘繼電器的延時(shí)設(shè)置為1 s，既躲過(guò)了直流分電屏電源ATS自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)切換的時(shí)間，又避免了因直流電源切換而引起380 V電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)跳閘。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，保證了與熱控DCS遠(yuǎn)方跳閘、合閘脈沖之間的配合。

(2)將控制回路中的合閘繼電器自保持回路的HJ常開(kāi)接點(diǎn)修改為接觸器常開(kāi)接點(diǎn)C，保證開(kāi)關(guān)正常分合。解決了保安段失電恢復(fù)后電動(dòng)機(jī)群?jiǎn)⒌膯?wèn)題以及故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作復(fù)歸后電動(dòng)機(jī)繼續(xù)啟動(dòng)的現(xiàn)象。改造后的控制回路如圖2所示。

圖1 控制回路

圖2 改造后的控制回路

4 結(jié)束語(yǔ)

廣東粵電云浮發(fā)電廠有限公司C廠#5，#6機(jī)組低壓380 V塑殼斷路器帶Pmac801保護(hù)裝置的電動(dòng)機(jī)共127臺(tái)，先后在2010年8月及9月改造完畢。通過(guò)調(diào)試，控制系統(tǒng)投入運(yùn)用。經(jīng)過(guò)多次的開(kāi)機(jī)、停機(jī)及機(jī)組的B級(jí)、C級(jí)檢修試驗(yàn)后，機(jī)組運(yùn)行至今非常穩(wěn)定，既經(jīng)受住了各種考驗(yàn)，又能響應(yīng)各種故障情況。實(shí)踐證明:此次電動(dòng)機(jī)控制回路改造是非常成功的，保證了廠用電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，避免了因機(jī)組設(shè)備故障而造成非計(jì)劃停運(yùn)。

［1］胡志光.火電廠電氣設(shè)備及運(yùn)行［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2001.

［2］能源部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣二次部分［M］.北京:水利電力出版社，1990.

［3］陳景惠.發(fā)電廠及變電站二次接線［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1992.