基于6kv高壓電機(jī)進(jìn)行綜自改造的探討

【摘要】介紹了北京四方公司數(shù)字式保護(hù)測控裝置在6kv高壓電動機(jī)上的應(yīng)用。發(fā)電廠引進(jìn)的數(shù)字式保護(hù)測控裝置代替了電磁式繼電保護(hù)產(chǎn)生了巨大的影響。即更加保證了電動機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時也減輕了運(yùn)行人員監(jiān)盤等的勞動強(qiáng)度。文中列舉了數(shù)字式保護(hù)測控裝置在實(shí)際中的許多優(yōu)點(diǎn)，但它又不是萬能的。針對在綜自改造過程中所遇到的問題，需要進(jìn)行靈活的應(yīng)用，以禰補(bǔ)數(shù)字式保護(hù)測控裝置的不足。由于數(shù)字式保護(hù)測控裝置的引入，形成了計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，使得6kv高壓電動機(jī)的監(jiān)控步入了計(jì)算機(jī)時代。

【關(guān)鍵詞】綜自改造;高壓電機(jī);安全穩(wěn)定運(yùn)行;數(shù)字式保護(hù)測控裝置

Abstract：Beijing sifang company digital protection measurement and control device are introduced in the application of 6 kv high-voltage motor. Power plant，the introduction of digital protection measurement and control device to replace the electromagnetic relay protection has a great influence. More guarantee the safe and stable operation of the motor，and to reduce the labor intensity of operation personnel supervisor plate. This paper enumerates the digital protection measurement and control device in the actual many advantages，but it is not everything. Aimed at problems in the process of heald since the reform，the need for flexible application，fill in your digital protection measurement and control device. Due to the introduction of digital protection measurement and control device，has formed a computer communication network，make 6 kv high-voltage motor monitoring marched into the computer age.

Keywords：all the modification;High voltage motor;The safe and stable operation; Digital protection measurement and control device

1.引言

本鋼發(fā)電廠是本溪鋼鐵公司的自備電廠。本鋼發(fā)電廠高壓車間自1989年投產(chǎn)以來，已經(jīng)運(yùn)行了二十多年，造成設(shè)備陳舊老化，頻繁出現(xiàn)故障影響生產(chǎn)。而電力生產(chǎn)的順利進(jìn)行在很大程度上取決于發(fā)電機(jī)組輔機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此必須對輔機(jī)進(jìn)行有效的管理與維護(hù)[1]。特別是6kv高壓三相交流電動機(jī)在運(yùn)行中存在很多的問題。本鋼發(fā)電廠高壓車間六臺鍋爐所屬的單臺高壓電機(jī)的額定有功功率都是幾百KW的電機(jī)，汽機(jī)所屬六臺給水泵的單臺電機(jī)的額定有功功率都是2000KW的大型電機(jī)。因此，這些電機(jī)的狀況如何直接關(guān)系到生產(chǎn)的順行。經(jīng)過這次綜自改造已經(jīng)將歷史遺留問題基本解決。

2.原6kv高壓電機(jī)在運(yùn)行中存在的問題

繼電保護(hù)誤動作：電氣繼電保護(hù)原是阿城繼電器廠電磁式繼電保護(hù)，已經(jīng)運(yùn)行了二十多年，元件性能老化。電壓、電流、時間繼電器等定值總造成偏差，多次出現(xiàn)保護(hù)誤動作和拒動作，給故障查找和分析帶來很大困難;沒有事件記錄：系統(tǒng)發(fā)生故障時，采用傳統(tǒng)的測量手段，人為記錄常規(guī)指針式儀表各表計(jì)變化[2]，數(shù)值不準(zhǔn)確，保護(hù)先后動作時間無法確定;設(shè)備運(yùn)行參數(shù)異常時無報警提示：設(shè)備運(yùn)行參數(shù)異常時，僅僅依靠運(yùn)行人員用肉眼監(jiān)盤，讀取常規(guī)方式下的指針表讀數(shù)，設(shè)備發(fā)生異常不易被發(fā)現(xiàn);6kv高壓電機(jī)起停無監(jiān)視：6kv系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，主控室值班員要及時詢問汽機(jī)、鍋爐有無設(shè)備啟動和本段設(shè)備運(yùn)行情況。因此延長了排查時間。

3.綜自改造后，問題解決的結(jié)果

（1）6kv高壓電機(jī)所有保護(hù)裝置更換成了北京四方公司數(shù)字式保護(hù)測控裝置。經(jīng)過投產(chǎn)運(yùn)行后證明，該數(shù)字式保護(hù)測控裝置定值準(zhǔn)確、保護(hù)動作可靠，并有保護(hù)動作記錄。

（2）新安裝的北京四方公司CSC-237A數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置和CSC-236數(shù)字式電動機(jī)差動保護(hù)裝置。當(dāng)6kv系統(tǒng)發(fā)生故障時，該數(shù)字式保護(hù)測控裝置具有故障錄波和各種事件順序記錄SOE等[3]，包括斷路器合跳閘記錄、保護(hù)動作順序記錄[2]，數(shù)值準(zhǔn)確。

（3）6kv高壓電機(jī)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)異常時有報警提示。通過語音報警和顯示器的屏幕文字提示，還可以觀察到異常參數(shù)的具體數(shù)值[2]。

（4）增加了6kv高壓電機(jī)的監(jiān)視。采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后，主控室值班員只要面對顯示器的屏幕，通過操作鼠標(biāo)或鍵盤就可觀察和了解到6kv高壓電機(jī)的起停，并且可以監(jiān)視到6kv的Ⅰ—Ⅵ段的每段高壓電機(jī)的負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)情況，便于6kv系統(tǒng)接地故障的排查。

4.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的組成

6kv高壓電動機(jī)保護(hù)均采用CSC-237A數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置。其中6kv給水泵電動機(jī)是采用CSC-236數(shù)字式電動機(jī)差動保護(hù)裝置與配套的CSC-237A數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置共同構(gòu)成大型電動機(jī)的全套保護(hù)[3]。通訊接口方式均采用雙LON網(wǎng)，并且采用CSC2000規(guī)約設(shè)置。LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前最為流行、通信能力較強(qiáng)的一種現(xiàn)場總線，它由美國Echelon公司推出并與Motorola＼Toshiba公司共同倡導(dǎo)而形成[4]。CSN-031E通信管理機(jī)可以作為LonWorks方式通信的CSC-200系列數(shù)字式保護(hù)測控裝置接入以太網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，接收裝置上送報文，轉(zhuǎn)換成CSPA2004規(guī)約，通過以太網(wǎng)上送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)[5]。計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的形成，提高了電力系統(tǒng)的自動化水平，標(biāo)志著電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域進(jìn)入到一個嶄新的階段[6]。

5.開關(guān)狀態(tài)的顯示與開關(guān)實(shí)際的狀態(tài)不符合

第一批數(shù)字式保護(hù)測控裝置經(jīng)與北京四方公司簽訂合同，訂購的21套數(shù)字式保護(hù)測控裝置（包括21臺CSC-237A和4臺CSC-236，總共25臺保護(hù)測控裝置）分別安裝于3爐8臺高壓電動機(jī)和4爐8臺高壓電動機(jī)，以及給水泵等高壓電動機(jī)上。以3爐8臺高壓電動機(jī)的任意一個電動機(jī)為例：如3爐1排粉機(jī)。新安裝了CSC-237A數(shù)字式保護(hù)測控裝置。在后臺監(jiān)控系統(tǒng)增加了6kv高壓電動機(jī)的斷路器狀態(tài)的監(jiān)控畫面。6kvⅢ段使用的是高壓車間1989年剛投產(chǎn)時引進(jìn)的少油斷路器手車。該手車是遼寧省錦州新生開關(guān)廠1987年出廠的適用于短時工作制的SN10-10Ⅱ少油斷路器手車。借助CSC-237A數(shù)字式保護(hù)測控裝置內(nèi)部的HWJ位置繼電器（如圖1所示）的輔助接點(diǎn)來作為6kv開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)視點(diǎn)。在使用過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)3爐1排粉機(jī)的控制回路斷線或切開操作電源時，HWJ位置繼電器失電，因此，HWJ的輔助開接點(diǎn)打開。后臺監(jiān)控系統(tǒng)電腦畫面3爐1排粉機(jī)的斷路器狀態(tài)點(diǎn)發(fā)生了改變，即由合閘位變成切閘位，即開關(guān)變位。這樣就與3爐1排粉機(jī)斷路器的實(shí)際狀態(tài)不符合。所以，不再采用利用HWJ位置繼電器的得電或者失電狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)斷路器狀態(tài)的監(jiān)視，而是利用新進(jìn)的吉林永大集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的斷路器手車。該手車是YDD戶內(nèi)高壓永磁真空斷路器手車。利用該手車本體上的開關(guān)輔助接點(diǎn)的打開或者閉合來作為6kv開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)視點(diǎn)。目前，3爐8臺高壓電動機(jī)和4爐8臺高壓電動機(jī)已全部換上了新進(jìn)的6kv真空斷路器手車。開關(guān)的狀態(tài)點(diǎn)已全部改到由斷路器手車的開關(guān)輔助接點(diǎn)來帶。至此，6kv開關(guān)狀態(tài)變位的現(xiàn)象已徹底消除。

圖1 合閘位置繼電器HWJ回路

6.6kv直流控制系統(tǒng)線路接地

電力系統(tǒng)中的直流電源接地故障是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害較大的故障，無論是正極接地或者負(fù)極接地，都可能造成保護(hù)或高壓斷路器誤動或拒動，破壞電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2013年5月17日主控室直流Ⅰ段接地信號來，經(jīng)查是負(fù)極純接地，是6kvⅡ段PT保護(hù)回路影響造成。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)是6kvⅡ段PT低電壓保護(hù)小母線02接地造成。由于6kvⅡ段高壓電動機(jī)的保護(hù)裝置已全部更換成了北京四方公司CSC-237A數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置。而且，每臺高壓電動機(jī)配備的數(shù)字式保護(hù)測控裝置都具有低電壓保護(hù)功能。所以，我們就將6kvⅡ段PT低電壓保護(hù)小母線02線在PT控制柜端子排拆除。也就是說，6kvⅡ段PT低電壓保護(hù)功能取消。低電壓保護(hù)功能由各高壓電動機(jī)配備的數(shù)字式保護(hù)測控裝置來完成。從這一例可以看出，對于老化的破損的線路接地，由于我們有了新的數(shù)字式保護(hù)測控裝置，可以不再理會、不必再去花大量的人力物力去排查恢復(fù)。因?yàn)?，即使暫時恢復(fù)了，不幾日在原來的線路上又有新的接地點(diǎn)產(chǎn)生。因?yàn)榫€路已老化破損了，只有去除病根。通過這一方法排除故障，體現(xiàn)了綜合自動化技術(shù)的引進(jìn)，不僅可以縮短事故處理時間，而且可以提高供電質(zhì)量和安全性，可靠性[7]。即提高了直流電源系統(tǒng)的供電可靠性和電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。

7.高壓電動機(jī)開關(guān)手車的合閘接觸器線圈或合閘線圈頻繁燒毀

圖2 合閘控制回路

本鋼發(fā)電廠高壓車間6kv 系統(tǒng)斷路器手車是1989年剛投產(chǎn)時引進(jìn)的少油斷路器手車。該手車是遼寧省錦州新生開關(guān)廠1987年出廠的適用于短時工作制的SN10-10Ⅱ少油斷路器手車。6kvⅢ段和6kvⅣ段的各八臺高壓電動機(jī)的保護(hù)裝置已全部換成CSC-237A數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置。但在使用過程中常常造成斷路器手車合閘接觸器線圈或合閘線圈燒毀的事故發(fā)生。而合閘回路完整性破壞時，它使得線路不能正常送電，妨礙了供電可靠性的提高。所以很有必要對斷路器線圈燒毀原因進(jìn)行分析，積累了事故處理經(jīng)驗(yàn)，提出防范措施和技術(shù)改進(jìn)。目前所使用的高壓斷路器的合閘線圈是按其短時通電電流設(shè)計(jì)的。通常，高壓斷路器的合閘回路都有自己的保持電路。合閘動作完成后，依靠斷路器的輔助接點(diǎn)的動作來斷開合閘電路。但由于產(chǎn)品質(zhì)量等原因，斷路器的操作機(jī)構(gòu)可能卡死、動作不到位或輔助接點(diǎn)分合出現(xiàn)問題，造成合閘線圈長時間通過大電流而燒毀，這是造成合閘線圈燒毀的根本原因[8]。于是在CSC-237A數(shù)字式保護(hù)測控裝置內(nèi)部將合閘保持繼電器HBJ線圈短接（如圖2中紅線ab所示），也就是把斷路器手車合閘保持功能解除了。當(dāng)斷路器手車開關(guān)由于機(jī)械原因合不上時，或當(dāng)斷路器手車開關(guān)合上時，由于斷路器輔助開關(guān)的輔助觸點(diǎn)打不開，以及合閘接觸器本身卡澀或觸點(diǎn)粘連等原因[9]，不至于造成合閘接觸器線圈KMC或合閘線圈L（如圖3所示）長期通電，也就不會使合閘接觸器線圈KMC或合閘線圈L燒毀。后來實(shí)踐證明：斷路器手車開關(guān)合閘接觸器線圈KMC或合閘線圈L再也沒有發(fā)生過燒毀的事故。而且，斷路器手車合閘、切閘均正常，沒有受到影響。2012年高壓車間又引進(jìn)了吉林永大集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的YDD戶內(nèi)高壓永磁真空斷路器手車，該手車也是適用于短時工作制的真空斷路器手車。在YDD戶內(nèi)高壓永磁真空斷路器手車的合閘接觸器線圈KMC回路上又接入了綜合保護(hù)器BH，使合閘輸出時間限度在115ms±5ms之內(nèi)，使得對斷路器手車開關(guān)合閘接觸器線圈KMC和合閘線圈L又起到了一層保護(hù)作用。斷路器手車合閘接觸器線圈或合閘線圈頻繁燒毀的事故問題終于完美的解決了。

圖3 合閘回路

8.結(jié)語

數(shù)字式保護(hù)測控裝置自運(yùn)行以來，性能可靠。即更加保證了電動機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時也減輕了運(yùn)行人員監(jiān)盤等的勞動強(qiáng)度。電廠電氣設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障是在所難免的，6kv高壓電動機(jī)作為電廠電氣設(shè)備的重要組成部分也不例外，其常見的故障主要有開關(guān)狀態(tài)的顯示與開關(guān)實(shí)際的狀態(tài)不符合、6kv直流控制系統(tǒng)線路接地、高壓電動機(jī)開關(guān)手車的合閘接觸器線圈或合閘線圈頻繁燒毀。本文對這幾種故障的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的故障排除方法，這對加強(qiáng)6kv高壓電動機(jī)的安全可靠運(yùn)行有著一定的借鑒意義。同時也為其它企業(yè)的技術(shù)改造提供了經(jīng)驗(yàn)。總之，實(shí)現(xiàn)綜合自動化可以全面提高6kv系統(tǒng)的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，也將必然會成為改造發(fā)電廠的主導(dǎo)技術(shù)。

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作者簡介：徐曉光（1966—），男，滿族，遼寧本溪人，大學(xué)本科，機(jī)電工程師，現(xiàn)供職于本溪鋼鐵公司發(fā)電廠，主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)等方面的工作。