电动机控制回路的分析与改造

李秋萍

(广东粤电云浮发电厂有限公司，广东 云浮 527328)

0 引言

电厂厂用机械设备所使用的拖动电动机称为厂用电动机，厂用电动机是发电厂的重要负荷，随着机组容量逐渐变大，电动机的启动、堵转及其他故障状态对电网造成的冲击越来越多，电动机对各种综合保护装置的依赖性随之加强。但由于设计单位对该设备缺乏了解，使设计出来的电动机控制回路在系统发生故障时出现种种问题。电厂工程技术人员只能通过制订合理的配电方案、设计正确的控制回路及选择合理的电动机启动和保护方式来缓解这一矛盾，尽量减少电动机在启动或故障等过程中对电网的影响程度和范围，确保发电机组安全运行。

广东粤电云浮发电厂有限公司C厂为2台新建300 MW循环流化床发电机组，220 kV升压站采用单断路器双母线接线方式，单台机组保安电源为800 kW容量的柴油发电机组，#5机组厂用低压380 V塑壳断路器加接触器带Pmac801保护电动机共56台，#6机组71台。电动机开关采用硬件安装方式，将电动机控制回路设计成抽屉式结构，同种容量的硬件安装完全一致，当某一抽屉出现故障时，可用同容量抽屉开关紧急备用。

该厂低压厂用380 V电动机配置了Pmac801智能型保护控制器，取代了电动机控制中心(MCC)中常用的分散装置，简化了电动机控制回路结构。它由主体、CT模块、显示模块等组成，安装在抽屉开关内。CT模块为专用分体式，根据电动机额定参数，选择不同的专用CT模块。广东粤电云浮发电厂有限公司C厂380 V电动机Pmac801智能型保护控制器专用 CT 用到了6.3 A，25 A，100 A，250 A，820 A 5个型号，不同型号不能互换使用。前4种型号为接触器模式，最后1种为断路器模式。该厂在实际应用中主要配置了过载保护、启动超时保护、过流堵转保护、电流不平衡保护、短路保护及接地保护等保护装置。

1 故障现象

(1)2011－06－13 T 16:30，运行人员发现#5机组直流系统有接地故障，检查到#5机组直流系统#1充电柜负母对地电压为31.9 V，对地电阻为26.3 kΩ;#2充电柜负母对地电压为32.1 V，对地电阻为26.8 kΩ;查出接地点为#1馈电屏第16路“380 V保安分电屏电源一”。查保安段分电屏信息:负母对地电压32.2 V，对地电阻 26.3 kΩ;检查结果为“保安B段#8柜”接地。在处理故障过程中，运行值班人员在#5机组单控室直流系统馈电屏一直接拉开直流空开16Z(380 V保安分电屏电源一)，导致380 V保安段电动机开关在运行中出现了误跳闸现象。

(2)2010年7月21日，继电保护检修人员在配合运行人员做柴油发电机组自投试验过程中，厂用电监控系统(ECMS)跳开保安段工作进线开关，此时，联锁柴油发电机启动，380 V保安段所有在“工作”位置的负荷群启，造成柴油发电机启动失败。

(3)2010年6月20日，380 V塑壳断路器加接触器带Pmac801控制器的“#5机组空调电源箱”开关在其电动机启动过程中，Pmac801控制器“启动超时”保护动作，开关跳闸，继电保护人员到现场检查并复归保护装置，开关出现自动合闸现象。

2 原因分析

广东粤电云浮发电厂有限公司C厂#5，#6机组低压380V电动机的塑壳断路器加接触器带Pmac801保护装置的控制回路如图1所示。带Pmac801型保护装置的电动机控制回路均采用直流110 V电源并取自直流分电屏，直流分电屏的电源由2路直流电源经ATS自动切换开关进行失电切换。

图1中保护装置PMAC801的常开接点(29，30)串接到电动机合闸回路中去，保护装置上电后，其常开接点闭合。当直流分电屏一路直流电源消失时，直流分电屏中的ATS开关自动切换到另一路直流电源，在切换过程中，直流分电屏ATS自动切换开关的时间由厂家整定为200 ms。电厂继电保护人员单独对Pmac801保护装置进行测试，结果发现:不论装置选用的是220 V AC或是110 V DC，上电自检后继电器A的常开触点(29，30)的闭合时间都为1400 ms。选用110 V DC保护电源时，掉电后继电器A的常开触点(29，30)的延时打开时间为80 ms;选用220V AC作为保护电源时，掉电后继电器A的常开触点(29，30)的延时打开时间为450 ms。可见，电厂选用380 V电动机的Pmac801型保护装置在直流屏一路电源消失后，其常开触点(29，30)打开后再次闭合需要200 ms(ATS切换时间)+1 400 ms(上电后再次闭合时间)，即保护装置内继电器A的常开触点(29，30)失电断开后需要1 600 ms才能再次闭合，而电厂将控制回路中的合闸继电器的延时打开接点时间整定为1 000 ms，躲不过ATS自动切换开关的切换时间，造成保安段电动机合闸回路断开，电动机跳闸。

图1中电动机控制回路的合闸继电器线圈HJ取其自身延时打开的常开触点进行自保持，造成合闸继电器线圈HJ一直通电。相对380 V保安段系统的电动机而言，当380 V保安段系统由失压至柴油发电机恰好带上保安段时，开关在“工作”位置的电动机就会自启动。在自启动过程中，可能会出现380 V保安段母线电压下降和电动机本身发热的现象。因为参加自启动的电动机较多，在成组电动机同时启动时，较大的启动电流会引起电压降低。由于柴油发电机刚启动时的容量有限，电动机群启电流很大，造成柴油发电机启动失败。

事实证明:对配有Pmac801保护装置的380 V电动机，当380 V电动机发生故障或启动时间过长时，对投跳闸的相关保护就要动作，开关跳闸;当就地手动复归保护装置时，380 V电动机合闸回路中的保护装置常开接点(反映保护动作)重新转换成闭合状态，因控制回路中的合闸继电器HJ一直通电，复归后电动机交流合闸回路的接触器重新合闸，造成电动机在故障中启动。

3 解决方法

电厂380 V带Pmac801保护装置的电动机合闸自保持延时躲不过直流ATS切换开关的切换时间，假设将合闸继电器的延时打开时间设置为2 s，这样就保证了当一路直流电源失电开关跳开后，在ATS开关切换上另一路直流电源时，带Pmac801保护装置的380 V电动机开关就能躲过ATS切换时间，重新自动合闸。电厂热控分散控制系统(DCS)跳合闸脉冲设置为2s左右，会导致远方分闸后开关再次合上，远方位置就分不了闸。根据以上分析并结合现场实际情况，制订了解决方案。

(1)将Pmac801保护装置的保护电源改成220 V AC，交流电源取自本身动力A相电源。采用交流电源后，根据对Pmac801装置测试结果，其常开触点(29，30)掉电延时打开时间为450 ms，躲过了厂用电快切时间100 ms。同时将合闸继电器的延时设置为1 s，既躲过了直流分电屏电源ATS自动切换开关切换的时间，又避免了因直流电源切换而引起380 V电动机开关跳闸。经过试验，保证了与热控DCS远方跳闸、合闸脉冲之间的配合。

(2)将控制回路中的合闸继电器自保持回路的HJ常开接点修改为接触器常开接点C，保证开关正常分合。解决了保安段失电恢复后电动机群启的问题以及故障时保护动作复归后电动机继续启动的现象。改造后的控制回路如图2所示。

图1 控制回路

图2 改造后的控制回路

4 结束语

广东粤电云浮发电厂有限公司C厂#5，#6机组低压380 V塑壳断路器带Pmac801保护装置的电动机共127台，先后在2010年8月及9月改造完毕。通过调试，控制系统投入运用。经过多次的开机、停机及机组的B级、C级检修试验后，机组运行至今非常稳定，既经受住了各种考验，又能响应各种故障情况。实践证明:此次电动机控制回路改造是非常成功的，保证了厂用电动机的正常运行，避免了因机组设备故障而造成非计划停运。

［1］胡志光.火电厂电气设备及运行［M］.北京:中国电力出版社，2001.

［2］能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气二次部分［M］.北京:水利电力出版社，1990.

［3］陈景惠.发电厂及变电站二次接线［M］.北京:中国电力出版社，1992.