高压电动机微机综合保护装置防二次启动技术改造

孙昌稳,　周爱存,　白军同

唐山三友氯碱有限责任公司　河北唐山　063305

高压电动机微机综合保护装置防二次启动技术改造

孙昌稳,周爱存,白军同

唐山三友氯碱有限责任公司河北唐山063305

针对电动机设备故障跳闸情况下经常再次启动，即二次启动的问题，对现有高压电动机微机保护装置及控制电路进行了技术改造。对改造方案进行了介绍，对控制电路原理进行了分析。这一技术改造确保了设备运行的安全性。

高压电动机；继电保护；技术改造

我公司共有64台高压电动机，电压等级为 10kV,功率为250～1300kW。这些电动机全部为厂控重要设备，此类电动机的安全稳定运行是生产正常进行的重要保证。电动机安全保护采用了微机综合保护装置，分别安装于每台设备的10kV开关柜上，这一装置的保护功能有过电流、过电压、低电压、零序、负序、堵转、启动时间过长等[1]。运行中发现，电动机在启动及运行过程中，当发生故障而触发微机综合保护装置保护动作时，电动机停止运转。由于操作人员缺乏电气知识，在没有查明停机原因的情况下会再次按下启动按钮，对设备造成二次冲击，导致事故扩大[2]。为了保护设备，经多方调研，笔者与微机综合保护设备生产厂家共同开发研制了带有防二次启动保护功能的微机综合保护装置。

1　微机综合保护装置构成及功能

微机综合保护装置采用型号为ESM-621的微机综合保护电路板，其基本结构由六部分构成： 模拟量插件、中央处理器(CPU)插件、电源插件、出口继电器插件、操作箱插件、操作面板[3]。

故障保护功能包含过电电流一、二、三段，过电压，低电压，堵转，启动时间过长，零序过电压、过电流，低频，控制回路断线，电压互感器断线保护等。每一类保护功能有自身特定的逻辑关系，逻辑关系程序存储在CPU插件的只读存储器中。CPU判断模拟量数据是否达到保护定值，参与逻辑关系解析，通过出口继电器执行保护动作[4]。保护定值的设定、投入、退出，逻辑关系的选择，出口继电器动作的投入、退出等全部在操作面板上设置，方便直观。

2　原保护功能存在的问题

原微机综合保护装置的动作过程如下： 当电动机启动或处于运行状态时，现场设备异常导致保护动作发生，断路器跳闸，电动机停转，然后保护复位[5]。由于化工企业生产连续性要求较高，单台设备故障可能会引起整个生产系统的电气设备连锁跳闸。此情况下，车间操作人员通常会马上按下现场启动按钮，使电动机二次启动。由于电动机全部采用直接起动方式，堵转电流是额定电流的4～7倍，启动过程中对电网及设备本身冲击极大[6]。

3　防二次启动逻辑关系

防二次启动逻辑关系框图如图1所示。当保护装置检测到大于相应保护定值的信号时，若同时满足保护其它判据条件，CPU会发出指令，通过隔离电路驱动出口继电器动作，从而完成开关跳闸或报警输出[7]。同时，CPU再输出一个指令通过隔离电路驱动总出口继电器动作，驱动闭锁继电器动作，防二次启动控制电路投入运行。此过程完成后，CPU复位，出口继电器和总出口继电器同时复位，保护装置恢复到正常状态。防二次启动控制电路运行时，若操作工再次按下启动按钮，虽然保护装置可以执行启动程序，但开关柜合闸回路受到防二次启动控制电路的控制，不能合闸，电动机无法启动，只有当工作人员排除电气故障，按下复位按钮后，防二次启动电路才退出运行。

图1　防二次启动逻辑关系框图

4　防二次启动控制电路原理

为了防止电动机二次启动，对我公司微机综合保护装置内的电动机继电控制原理进行了技术改造，如图2、表1所示。在控制回路内增加闭锁继电器KA2，其基本控制过程为： 当断路器S9闭合，运行到工作位置时，操作人员按下现场电控箱的启动按钮，则现场电控箱内KA3继电器线圈得电，其常开触点闭合，KA1和KT1继电器线圈得电，KA1常开触点闭合，微机综合保护装置电路板的A2端口接收到合闸信号，断路器合闸，电动机运行。经延时后KT1触点断开，电动机保持运行状态，停机命令通过KA3的常闭触点输入到保护装置的A9端口进行分闸，此外集散控制系统(DCS)急停、现场急停也通过A9端口进行分闸[8]。KA2为闭锁继电器，当电动机启动或运行过程中由于故障造成保护动作时，断路器跳闸，保护出口继电器的C1、C2触点闭合，KA2继电器线圈得电吸合，并且通过KA2常开触点闭锁继电器。KA2常闭触点打开，断路器的合闸回路不能形成通路，此时即使操作人员继续按下启动按钮，电动机也无法启动[9]。只有当电气检修人员排除故障后，按下复位按钮SB1，闭锁继电器KA2线圈失电，电动机才能正常启动。

图2　防二次启动控制电路原理图

代号名称型号元件位置Mn微机综合保护电路板ESM-621安装于开关柜二次元件室1ZK,1KK转换开关ED-9500智能操控装置配套安装于开关柜二次元件室QA1,QA2断路器C65N-63/2P,6A安装于开关柜二次元件室QF真空断路器VS1安装于开关柜一次单元KA1,KA2中间继电器MKS2XTN-11,各为一开一闭安装于开关柜二次元件室KA3中间继电器MKS2XTN-11,一开一闭线圈安装于现场电控箱,触点安装于开关柜二次元件室KT1时间继电器H3Y-2安装于开关柜二次元件室SB1复位按钮安装于开关柜二次元件室2HK现场急停安装于现场电控箱HQ断路器合闸线圈断路器附件TQ断路器跳闸线圈断路器附件XB1跳闸压板安装于开关柜1HKDCS急停安装于主控室

5　结束语

根据防二次启动原理，我公司对现有64台电动机微机综合保护装置的继电控制回路进行了技术改造，并由微机综合保护电路板生产厂家对CPU程序进行更新。保护装置其它元件不需要改动，在较少投资的情况下完成了改造升级[10]。此外，在原电动机开关柜内加装闭锁继电器，按照新原理图合理布置配线，施工比较简单。通过微机综合保护装置及继电控制回路的改造，使电动机保护控制回路具备了防二次启动的新功能。改造后的微机综合保护装置不仅具有过电流、过电压、低电压、低频、控制回路断线、电压互感器断线、堵转、过载保护功能，而且具有了防二次启动功能。改造完成后，设备运行情况良好，没有再发生由于操作工误操作造成电动机二次启动的故障，最大限度地保证了设备的安全运行。

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(编辑： 丁罡)

Aiming at the issue of frequent restarting of the motor due to tripping caused by motor failure i.e. the secondary starting, the existing microcomputer protection device and control circuit for high-voltage motor have completed a technical innovation. The innovation scheme was introduced, and the principle of the control circuit was analyzed. This technical innovation can ensure the safety of the equipment in operation.

HVMotor；RelayProtection；TechnicalInnovation

TM77

B

1674-540X(2017)04-058-03

2017年7月

孙昌稳(1972—)，男，本科，工程师，主要从事高低压配电运行管理工作，E-mail: 18733333137@163.com