徐春霞,王曉兵2,楊立平2,王相軍2,葛躍田
(1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院;2.新疆獨(dú)山子石化公司乙烯廠,新疆 獨(dú)山子 833600)
空壓機(jī)停機(jī)事故原因分析及對策
徐春霞1,王曉兵2,楊立平2,王相軍2,葛躍田1
(1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院;2.新疆獨(dú)山子石化公司乙烯廠,新疆 獨(dú)山子 833600)
結(jié)合實(shí)例介紹了輸配電線路中忽略電磁兼容性問題,造成空壓機(jī)停機(jī)事故的發(fā)生,通過故障現(xiàn)象的觀察和相應(yīng)的檢查測試,分析原因,得出整改方案。改造完成后,空壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,滿足生產(chǎn)要求。
電磁兼容性;空壓機(jī);電子式時間繼電器;感應(yīng)電壓 ;屏蔽電纜
某乙烯廠空壓機(jī)的油泵電動機(jī)為A、B兩臺,1開1備,各電動機(jī)機(jī)組均帶抗電網(wǎng)波動自啟動功能和油壓低自動切換運(yùn)行功能,以及油泵停機(jī)和油壓低停機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)功能。圖1所示為空壓機(jī)工作系統(tǒng)簡圖,空壓機(jī)工作室1間,配電室2間,6kV高壓配電柜和380V低壓配電柜分別處于兩間房中。高、低壓配電柜之間電路的控制電纜,通過室內(nèi)地下電纜溝相連。配電室的作用是給現(xiàn)場空壓機(jī)和A、B油泵電動機(jī)分別提供6kV與 380V的電源電壓。
圖1 空壓機(jī)工作系統(tǒng)簡圖
1.故障檢查
2013年3月6日凌晨空壓機(jī)突然故障跳閘,配電室顯示空壓機(jī)6kV配電柜中ABB的150C高壓柜綜合保護(hù)器動作,跳閘指示燈亮,K86故障繼電器的指示電路燈亮,同時電氣控制系統(tǒng)監(jiān)控顯示A油泵電動機(jī)故障和空壓機(jī)斷路器跳閘。
對空壓機(jī)進(jìn)行設(shè)備檢查時發(fā)現(xiàn):空壓機(jī)及油泵電動機(jī)外觀正常;與空壓機(jī)及油泵電動機(jī)相連的連接電線無破損;機(jī)體無非正常發(fā)熱情況及異味;高、低壓配電柜內(nèi)元器件完好;空壓機(jī)及油泵電動機(jī)的控制電纜、聯(lián)鎖電纜連接完好,無破損及放電現(xiàn)象;低壓配電柜中油泵控制電路參數(shù)、勵磁柜運(yùn)行參數(shù)正常,無報警信號;高壓配電柜內(nèi)控制油泵電動機(jī)的信號燈持續(xù)閃爍,電子式時間繼電器KT4線圈間斷吸合與釋放。用萬用表測量繼電器A1、A2線圈端子,線圈上約有90V的交流電壓,檢查該元件安裝配線情況,發(fā)現(xiàn)線圈電壓控制電纜來自低壓柜的220V直流電并與空壓機(jī)6kV電源電纜共一個電纜溝敷設(shè)。
2.測試
分析電路的工作原理得知電子式時間繼電器KT4正常工作狀態(tài)下,線圈應(yīng)該不得電。只有油泵電動機(jī)故障時,線圈才能得電吸合,使得ABB的150C高壓柜綜合保護(hù)器動作。根據(jù)故障檢查情況做了以下測試。
(1)電氣元件檢測
①元件功能檢測。
拆除KT4,做功能測試試驗(yàn),采用升壓器測試其吸合電壓,發(fā)現(xiàn)在工作電壓 24~240V范圍內(nèi)時能夠正常吸合,整定值也符合時間整定范圍要求,表示元件完好。
②電磁干擾測試。
使電氣元件處于6kV電磁場中,進(jìn)行交、直流工作回路測試試驗(yàn),該繼電器線圈在交流電壓12V吸合,直流電壓13V吸合。
(2)電氣控制線路測試
①試驗(yàn)1。停掉空壓機(jī)6kV電源,用萬用表測試KT4線圈的控制電纜,測試結(jié)果該電纜線上約有交流電壓36V。36V電壓已經(jīng)能夠滿足所使用KT4線圈的工作電壓范圍。但是此測量值與其線圈上約有90V電壓仍有一定差距。
②試驗(yàn)2。提供空壓機(jī)6kV電源,再用萬用表測試KT4線圈的控制電纜,測試出該電纜線上的交流電壓在89~91V之間。與此前故障時在繼電器A1、A2線圈端子測得電壓值范圍吻合,由此確定故障點(diǎn)如圖2所示。
圖2 故障點(diǎn)示意圖
電磁兼容性包含抗干擾性與干擾性雙重含義,它取決于電氣設(shè)備的噪聲發(fā)射和抗擾度2個因素。一般噪聲都是通過各種導(dǎo)線、空間或大地傳遞的。電子線路中的各種噪聲以靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、公共阻抗耦合和漏電流耦合的形式表現(xiàn)。
感應(yīng)電壓依據(jù)電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生,屬于電磁感應(yīng)噪聲。工程實(shí)例上的感應(yīng)電壓一般指非正常帶電體存在的一種電壓,其存在的方式有以下幾種:潮濕或絕緣性能不良的電纜、導(dǎo)線外皮;處于鄰近帶電線路的電纜或?qū)Ь€工作磁場中,而本身停電的電子、電氣設(shè)備;帶電體附近的金屬導(dǎo)體等。故障現(xiàn)象中測試出的交流電壓90V就是受到電磁干擾而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。
1.電氣元件因素
電子式時間繼電器又稱半導(dǎo)體時間繼電器,結(jié)構(gòu)由晶體管或集成線路和電子元件等組成。該類電氣元件優(yōu)點(diǎn)是延時精度高、調(diào)節(jié)方便等,缺點(diǎn)是易受外界電磁噪聲干擾影響。從測試現(xiàn)象分析KT4誤動作原因其一是元件處于6kV電源電磁場中,受到了電源電壓波動等低頻信號干擾;其二是空壓機(jī)6kV電源磁場對控制電纜的感應(yīng)電壓與控制電纜上本身殘留的感應(yīng)電壓共同作用結(jié)果,這些干擾主要是通過導(dǎo)線傳導(dǎo)和空間傳遞的感應(yīng)方式獲得。
2.布線工藝與電纜因素
電控設(shè)備安裝時抗干擾配線原則中把配線分為4類。第1類:高壓動力線;第2類:低壓動力線;第3類:多噪聲控制線;第4類:弱電信號控制線。現(xiàn)場情況屬于將第1類線和第3類線合用。而原則規(guī)定不同線區(qū)電纜或引線不能共用1根電纜,也不能把不同線區(qū)的引出線緊靠排列,并且在控制電纜的選擇時,長度超過10m時,應(yīng)選用屏蔽電纜。
1.更換高壓配電柜中的電子式時間繼電器
分析電氣控制原理,需要時間繼電器的延時時間達(dá)到10~12s即可??紤]電磁噪聲干擾的影響,將其更換為空氣阻尼式時間繼電器。該種繼電器結(jié)構(gòu)主要由電磁部分和完成延時作用的機(jī)械部分組成,由其工作原理決定其抗干擾性遠(yuǎn)強(qiáng)于電子式時間繼電器,如表1所示。
表1 電氣元件替換表
該系列空氣阻尼式繼電器采用導(dǎo)軌式安裝,適用于交流50Hz或60Hz、電壓<660V控制電路的延時控制,具有精度高、體積小、重量輕、安裝方便等特點(diǎn)。并且提高繼電器線圈工作電壓,可以降低感應(yīng)電壓的影響,極大地減少繼電器線圈由于感應(yīng)電壓而誤動作。
2.采用電纜溝分層走線模式的電纜布設(shè)
其排線原則為屏蔽控制線居上,動力線居下,兩層間間距200~250mm,并且控制線與蓋板間距200~250mm,下層動力線與電纜溝底間距100~250mm,如圖3所示。
圖3 電纜的布設(shè)
3.替換控制電纜
替換的電纜工作環(huán)境為乙烯廠配電室內(nèi),與動力線路共溝敷設(shè),傳輸距離約為40m,還要能承受一定的機(jī)械外力,再結(jié)合本地區(qū)氣候因素(本地區(qū)屬于新疆天山北麓,干旱少雨),所選的替換電纜如表2所示。
表2 控制電纜替換表
2013年5月18日,按照整改方案要求改造完畢,再次測試原先故障點(diǎn)處感應(yīng)電壓值約為2V。正常開機(jī)運(yùn)行后,歷時半年多,再未發(fā)生油泵自停導(dǎo)致空壓機(jī)停機(jī)事故的發(fā)生。
由此可知,電氣線路設(shè)計(jì)安裝時電磁兼容性的問題必須得到重視,在元件能夠滿足工作精度的前提下,避免使用敏感的電子式元件,還有合理電纜布設(shè)及加裝屏蔽電纜,都可以避免電磁環(huán)境中感應(yīng)電壓的干擾,從根本上解決其對運(yùn)行設(shè)備的影響,減輕運(yùn)行維護(hù)壓力。
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2014-01-21)