侯文莉
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：中壓電機(jī)是核電廠重要的廠用負(fù)荷,，是保證電站長期安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分,，本文介紹了某廠電動機(jī)保護(hù)定值從調(diào)試到商運(yùn)等不同階段的變化過程,，在國家規(guī)范未明確系統(tǒng)和設(shè)備誰的優(yōu)先級更高的情況下,，根據(jù)電動機(jī)自身參數(shù),，對電動機(jī)保護(hù)配置定值進(jìn)行整定和優(yōu)化,，將是一種兼顧系統(tǒng)和設(shè)備安全的選擇,。
關(guān)鍵詞：中壓電動機(jī);保護(hù)定值;技術(shù)改造
1 概述
某核電廠中壓母線電動機(jī)配置了ABB生產(chǎn)的SPAM150C綜合保護(hù)裝置，是一種在國內(nèi)二代改進(jìn)型核電廠應(yīng)用非常普遍的數(shù)字化多功能電動機(jī)保護(hù),，其用于接觸器和斷路器控制交流電動機(jī)的場合,，具有自診斷功能的監(jiān)示系統(tǒng),，適用于所有惡劣環(huán)境的應(yīng)用領(lǐng)域，保護(hù)裝置外殼鋁壓鑄成型,，防護(hù)等級達(dá)IP54,，該款具有如下功能:三相熱過載保護(hù),、啟動監(jiān)視單元熱應(yīng)力保護(hù)(堵轉(zhuǎn)保護(hù)),、三相定時限過流保護(hù)、定時限接地故障保護(hù),、相序或相不平衡保護(hù),、定時限低電流保護(hù),、累積啟動計(jì)數(shù)和重啟動閉鎖功能等。2014年,，鄰廠發(fā)生電動機(jī)損壞事件,，經(jīng)故障排查，排除過流,、接地,、過負(fù)荷等原因，SPAM150C與國產(chǎn)保護(hù)相比,，沒有引入電流負(fù)序分量,，使得所產(chǎn)生的發(fā)熱量不能*反映電動機(jī)實(shí)際發(fā)熱水平，導(dǎo)致電機(jī)損壞的原因是熱容量相關(guān)保護(hù)設(shè)置不合理;經(jīng)驗(yàn)反饋到本廠后,，有必要開展電動機(jī)熱保護(hù)配合合理性的技術(shù)分析和論證,，以免再次發(fā)生此類事件。
2 電動機(jī)熱保護(hù)配置現(xiàn)狀
由于不同階段側(cè)重點(diǎn)不同,，相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)維策略也在變化,。在調(diào)整試驗(yàn)階段，由于機(jī)組尚未帶核運(yùn)行,，其定值設(shè)置更傾向于保護(hù)中壓電動機(jī)設(shè)備本身;隨著投產(chǎn)后的一兩年間,，因電動機(jī)保護(hù)定值不合理設(shè)置，造成相關(guān)設(shè)備運(yùn)行過程中跳閘,，甚至鄰廠發(fā)生的電動機(jī)燒毀事件,，嚴(yán)重影響設(shè)備可用性及功能實(shí)現(xiàn)，對電廠安全構(gòu)成威脅,，相關(guān)電動機(jī)保護(hù)的設(shè)置思路應(yīng)從保護(hù)電機(jī)變更為保護(hù)系統(tǒng),，如此技術(shù)改造的需求提上議事日程。
電動機(jī)保護(hù)中,，涉及熱保護(hù)的主要有熱過載,、啟動監(jiān)視單元。任何一臺電動機(jī)在啟動過程中均會發(fā)熱,，但對于其在啟動過程產(chǎn)生的熱量θ為其允許熱量的多少,，一般無法精確計(jì)算,。電動機(jī)的生產(chǎn)廠家一般會標(biāo)注該型電機(jī)允許熱態(tài)啟動次數(shù)、冷態(tài)啟動次數(shù)(一定時間內(nèi)),。在對電機(jī)的熱過載保護(hù)進(jìn)行整定時,，一般采取保守原則，熱態(tài)啟動按照一次,，冷態(tài)啟動按照兩次(一定時間內(nèi)),，整定電動機(jī)的啟動時間累加單元閉鎖值∑tsi［s］、啟動時間累加單元遞減率△∑ts［s/h］,。在SPAM150C保護(hù)裝置上的熱容量閉鎖啟動值θi,，則是根據(jù)電動機(jī)的啟動時間ts和安全失速時間設(shè)定值t6x［s］得出的，由1－ts/t6x確定,。
過載保護(hù)是一種用于電動機(jī)在不同條件下的充分熱保護(hù)構(gòu)成,，它的穩(wěn)態(tài)值取決于負(fù)載電流的平方值，由兩種繼電器設(shè)定值整定,，Iθ和t6x，Iθ是滿負(fù)荷電流,，t6x則是指在冷態(tài)電動機(jī)在以6倍滿負(fù)荷電流啟動時,，熱元件的動作時間。正常情況下,，只要電動機(jī)的運(yùn)行電流在Iθ值以下,，該保護(hù)不會動作，假若電動機(jī)的運(yùn)行電流值超過Iθ值5%,，電動機(jī)的熱容量在經(jīng)過一段時間積累后,，保護(hù)會動作于跳閘。動作時間長短則取決于當(dāng)前的電動機(jī)負(fù)載電流及Iθ值和失速時間t6x,。因此熱過載保護(hù)是一種較為可靠,，也較全的保護(hù)。該廠3,、4號機(jī)組自調(diào)試以來,，中壓電動機(jī)保護(hù)有過三次設(shè)置，一次根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的初版定值進(jìn)行了設(shè)置,，通過在電動機(jī)調(diào)試過程中進(jìn)行驗(yàn)證,，部分定值因配合問題不適用，進(jìn)行了改正;另一次,，在機(jī)組調(diào)試結(jié)束前夕,，于2011年做出如下修改：
一是APD、ATE,、CRF,、DVN電機(jī)設(shè)置熱保護(hù)限制和啟動次數(shù)限制,，冷態(tài)能啟動3次，熱態(tài)能啟動2次;
二是RCP電機(jī)設(shè)置熱保護(hù)限制和啟動次數(shù)限制,，保持原限定值;
三是LHA/B應(yīng)急母線上的電動機(jī)不設(shè)置啟動禁止保護(hù)功能(具體實(shí)施方法為:不設(shè)置熱保護(hù)限制,，將熱容量閉鎖啟動值t6x、1i設(shè)置為大,，將啟動次數(shù)限制定值∑tsi,、△∑ts調(diào)到大);
四是對于主泵及其他未設(shè)置熱保護(hù)限值及啟動次數(shù)限制的電機(jī)，將根據(jù)運(yùn)行規(guī)程做出相關(guān)限制要求(即不僅考慮電氣因素,，需綜合綜合機(jī)組狀態(tài)和要求),。即此次技改后，對于未設(shè)置熱過載保護(hù)與禁止再啟動熱量值保護(hù)的電機(jī)而言,，電機(jī)配置的保護(hù)也僅限于熱應(yīng)力與過流速斷保護(hù)及相不平衡保護(hù)等,。在電機(jī)啟動電流與啟動時間不超出熱應(yīng)力保護(hù)范圍情況下，可以無限制啟動;在電機(jī)負(fù)荷對稱,，但又沒有達(dá)到熱應(yīng)力及速斷保護(hù)范圍時,，電機(jī)可以長期運(yùn)轉(zhuǎn)(如過負(fù)荷等)。
3,、4號機(jī)組設(shè)置熱過載保護(hù)的中壓電機(jī)情況為:(1)未設(shè)置的13類,，APA、CEX,、SRI,、SAP、SEC,、JPP,、EAS、ＲCV,、ＲＲA,、ＲＲI、ASG,、ＲIS,、DEG;(2)已設(shè)置的5類，APD,、ATE,、CRF、DVN,、RCP,。
3 外部熱保護(hù)配置咨詢、調(diào)研
通過函詢設(shè)計(jì)院,，得到答復(fù):在我國現(xiàn)行相關(guān)保護(hù)規(guī)范中,，未明確設(shè)備,、系統(tǒng)安全之間的主次之分，建議根據(jù)電機(jī)廠家參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,。同時對其他電廠進(jìn)行調(diào)研,，某300MW電廠配置有啟動監(jiān)視、堵轉(zhuǎn);某750MW電廠配置有熱過載,、堵轉(zhuǎn),，未設(shè)置啟動次數(shù)限制;某900MW電廠設(shè)置熱過載保護(hù)，其啟動閉鎖值設(shè)定為大,，即要求在熱量允許范圍內(nèi)可以啟動盡可能多的次數(shù),，啟動時間累加功能定值均設(shè)置為大。綜上,，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中未明確,，且各廠保護(hù)設(shè)置不盡相同。通過按照電機(jī)廠家建議和自身參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,，把握好熱過載和熱應(yīng)力保護(hù)的配合,，在熱限值內(nèi)啟動盡可能多的次數(shù)將有助于提升系統(tǒng)安全水平。
4 技改方案討論和確定
圖1 APA制造廠家熱過載曲線
通過組織討論,，明確整定原則為:結(jié)合現(xiàn)場電機(jī)運(yùn)行實(shí)際,，嚴(yán)格設(shè)置滿載電流設(shè)定值Iθ、安全失速時間設(shè)定值t6x,、啟動電流Is、啟動時間ts;將熱容量閉鎖啟動值θi調(diào)到大,。即在熱容量允許范圍內(nèi)啟動盡量多的次數(shù),。以APA電機(jī)為例，其參數(shù)為:額定電流845A,，CT變比1000/1A,，啟動電流5.5IN，啟動時間為6.8s,。允許的持續(xù)負(fù)荷取決于Iθ,，按照1.05倍電機(jī)額定運(yùn)行電流值IN計(jì)算此設(shè)定值:Iθ=1.05*845*1/1000=0.89A，故保護(hù)裝置中的Iθ整定為0.89,。
根據(jù)廠家資料,，電機(jī)的啟動電流值為電機(jī)額定運(yùn)行電流的5.5倍，通過計(jì)算得出電機(jī)的啟動電流值Is為:Is=5.5IN=5.5*845*1/1000=4.7A,，根據(jù)廠家資料,，電機(jī)的啟動時間ts=6.8s，整定為7s,。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,，3,、4號機(jī)組APA電機(jī)的啟動電流為5.5A，啟動時間為5s(保護(hù)裝置精度有限,，分辨率為1s),。如果按照計(jì)算定值，Is整定為4.7,，ts整定為7,，按照現(xiàn)場實(shí)際啟動電流，在發(fā)生電機(jī)堵轉(zhuǎn)的情況下,，啟動監(jiān)視保護(hù)將會在5.1秒動作出口跳閘,，計(jì)算定值不滿足所有運(yùn)行工況，現(xiàn)將Is定值放大,，目前保護(hù)設(shè)定值為5.57,，故保持現(xiàn)定值不變，確定Is=5.57A,。由對應(yīng)的電動機(jī)熱態(tài)條件下的過負(fù)荷時間/電流特性曲線,，及保護(hù)裝置熱保護(hù)的特性曲線選定整定值t6x，查找對應(yīng)的熱態(tài)曲線,，整定t6x=14,。熱容量θi［%］取大，為80%,，則每次啟動積累熱量為:7÷14=50%,，處于臨界點(diǎn)，從保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)妥角度出發(fā),，將ts修改為8s定值整定后見表1,。
表1
其他定值計(jì)算不再贅述。本次技改定值變更涉及該廠3/4號機(jī)總計(jì)29個電動機(jī)保護(hù),。提請公司技術(shù)委員會審批通過,，計(jì)劃在大修中逐步實(shí)施。
5.安科瑞智能電動機(jī)保護(hù)器介紹
5.1產(chǎn)品介紹
智能電動機(jī)保護(hù)器(以下簡稱保護(hù)器),，采用單片機(jī)技術(shù),，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠,、數(shù)字化,、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn),。保護(hù)器能對電動機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的過載,、斷相、不平衡、欠載,、接地/漏電,、堵轉(zhuǎn)、阻塞,、外部故障等多種情況進(jìn)行保護(hù),，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護(hù)人員查找故障原因,。適用于煤礦,、石化、冶煉,、電力,、以及民用建筑等領(lǐng)域。本保護(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口,，DC4-20mA模擬量輸出,，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),。實(shí)現(xiàn)電動機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控,。
5.2技術(shù)參數(shù)
5.2.1數(shù)字式電動機(jī)保護(hù)器
5.2.2模塊式電動機(jī)保護(hù)器
5.3產(chǎn)品選型
說明：“√"表示具備，“■"表示可選,。
6 結(jié)束語
根據(jù)工作窗口,，分批開展熱保護(hù)定值修改，重新配置了相關(guān)電機(jī)的熱過載保護(hù),、啟動監(jiān)視單元定值,。相關(guān)電動機(jī)自此后已運(yùn)行幾個大修循環(huán)，未出現(xiàn)因?yàn)闊岜Ｗo(hù)定值配置不當(dāng)導(dǎo)致不可用的事件發(fā)生,，當(dāng)前的運(yùn)行業(yè)績標(biāo)明,，在國家規(guī)范和吧標(biāo)準(zhǔn)尚未明確系統(tǒng)和設(shè)備誰的優(yōu)先級更高的前提下，根據(jù)電動機(jī)參數(shù),，進(jìn)行保護(hù)定值的整定和配置，將是兼顧兩者的良好選擇,。后續(xù)將繼續(xù)做好電動機(jī)電氣參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測,，確保中壓電動機(jī)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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[2]張黎．核電廠中壓電動機(jī)保護(hù)定值的技術(shù)改造
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版
作者簡介：侯文莉,，女,，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電
