电动机保护允许启动方法优化改进

(酒钢集团能源中心，甘肃嘉峪关 735100)

引言

本文对一起电动机故障后再启动造成系统内同一电压等级其他设备损坏的事故进行分析，找出了造成事故的原因并提出了几种对电动机合闸回路改进的方案，经过对比论证选择一种较为可靠的手段来实现电动机故障后再启动闭锁。

1 事件经过

某日酒钢料场开关站10 kV I 段配出5 甲胶带机现场启机，由于胶带机定子接地故障，启机后套管零序保护动作跳闸。现场操作人员未了解情况，发现电机没有转动起来，4 s 后再次按下启机按钮,5甲胶带机再次合闸于故障，系统过电压造成同一系统内炼钢开关站母线PT绝缘薄弱部位击穿，造成母线三相短路故障，炼钢开关站电源进线速断保护动作跳闸，10 kV I 段母线失压，影响炼钢工序正常生产。

2 原因分析

这起事故是因为现场启机合闸于故障，中性点不接地系统一相电压降低，两相电压升高为线电压，断路器保护动作后现场人员没有进行确认，故障点没有隔离再次启机造成事故的扩大。看似是因为PT 绝缘损坏，设备本身存在问题，实则是由于人为原因，现场确认不到位，导致二次合闸于故障。如果能控制故障情况下二次启机，就能够有效预防事故的扩大。

3 现场摸排

钢铁企业有大量的电动机负荷，电动机负荷分为两种，一种是站内发允许，启机后允许就撤回，不允许再次合闸的大型电动机，像鼓风机、抽烟机、破碎机；另一种是现场频繁启动需要频繁发允许的小型电动机，像水泵、胶带机等。而随着网架的自动化程度提高及站所集中式管理，现在好多10 kV 站所为无人值守站所，这就造成没有充足的人员去执行此项操作，改为站内允许常发的模式，而上面提到故障都是因为此原因造成。

4 改造方案

针对现存在的问题提出了3套改造方案。

方案一：电动机故障综保动作跳闸后，保护动作一对备用常开接点TJ 闭合向现场PLC 发送闭锁合闸指令，现场PLC 接到闭锁合闸指令后常闭接点打开，合闸回路断开，不允许现场合闸。

图1 改造方案一

方案二：增加一块带保持中间继电器1ZJ。1ZJ常闭辅助节点串联在合闸回路中，电动机故障综保动作跳闸后，保护动作一对备用常开接点TJ闭合启动1ZJ，1ZJ 动作后自动保持，常闭接点打开，合闸回路断开。待岗位值班人员检查设备后，确认故障已消除，具备启动条件，通过计算机后台或者高压柜向1ZJ 发送恢复命令，1ZJ 复归后常闭辅助接点闭合，具备现场合闸条件。

图2 改造方案二

方案三：利用现有与综保装置同厂家研发生产的M5025 重动继电器模块，将站内原有的高压柜常发允许信号改为通过M5025 发送允许信号，复归信号由保护动作一对备用常开接点TJ 提供。当电机故障综保动作跳闸后，保护跳闸TJ 闭合，M5025 重动继电器复归，允许信号撤回，合闸回路断开，不允许现场再次进行合闸；待岗位值班人员检查设备正常后，需通过计算机后台再次发送允许信号，现场收到信号，可进行再次合闸。

M5025 的使用说明：M5025 线圈采用磁保持双线圈，在装置遥控接点返回后靠磁保持在置位状态，输入一个接点时，可以按要求重动为2对接点或4对接点，接点性质可以为瞬动或自保持。

图3 改造方案三

图4 操作回路原理

需要特别注意的是，电动机分闸回路多数接入综保装置非电量保护功能，导致现场正常分闸也会复归允许信号，造成人员频繁操作。这就需要对保护跳闸出口重新配置，电量保护与非电量保护采用不同的跳闸出口，电动机现场正常启停机不会复归允许信号，当保护动作跳闸时允许信号撤回，有效断开合闸回路。

5 方案论证

方案一对操作回路改动量最小，满足前期设定的需求，但实际中变电站与电动机现场并不在一起，有的还相差甚远。这就需要有载体去传输这个保护跳闸信号，敷设电缆的工作量非常大，而且成本较高，所以方案一实施较困难。

方案二需要加装中间继电器，操作回路改动较大，图纸变更手续繁琐。合闸回路加入闭锁信号，加大了合闸回路产生故障的风险，中间继电器常闭接点容易因线圈抖动、失电，造成闭锁信号失效，安全稳定性不高。

方案三中M5025 重动继电器是性能成熟的设备，很多站所都已在使用，保护装置遥控允许为瞬动接点，保持时间在200 ms，时间到后便自动返回，满足长期给允许条件。M5025正常运行时线圈不带电，这也有效解决了发热问题。只需要将电量保护跳闸信号接入合闸允许复归回路，就可实现故障时刻闭锁合闸。

分析认为方案三回路改动量小，可靠性更高，决定予以实施。

6 现场实施

从不同的五个站所各取样一块M5025 重动继电器进行性能测试。

（1）利用继电保护试验仪，对M5025 重动继电器线圈启动时间进行检验。检验数据见表1。

表1 M5025重动继电器线圈启动时间

检验表明：M5025 型重动继电器启动时间30±2 ms。

(2)利用继电保护试验仪，对M5025 重动继电器启动电压进行检验。检验数据见表2。

表2 M5025重动继电器线圈启动电压

检验表明：M5025 重动继电器能够在65%的额定电压下正常启动，满足现场使用要求。

(3)对M5025 重动继电器抗振动性能进行测试。首先让M5025 正常带电启动，断开所有电源回路，让继电器自动保持，将数字式万用表表针接入继电器出口1-2端子，万用表档位调至电阻档进行测试，使用工具对JD1 和JD2 进行多次敲击，观察万用表数值显示，万用表数值无明显的变化。

(4)组织人员对料场3台胶带机允许回路进行改造，提前绘制好改造图纸，并经审核通过，由技术人员编制改造施工方案，根据改造图纸完成电动机启动回路改造工作。最后对整个启动合闸回路做调试试验，验证其工作的可靠性，通过现场的分、合闸操作确认其正确工作。

7 结论

通过对电动机允许合闸回路的优化改造，结合现场实际应用，确定了此次改造方案能够避免电动机再次合闸于故障的发生，提高了供电可靠性，保证了设备安全运行。