張建飛

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《電力裝置的繼電保護和自動裝置的設(shè)計規(guī)范》GB/T 50062—2008中9.0.1條明確規(guī)定：對3kV以上異步和同步電機出現(xiàn)的一些故障和異常運行方式（如定子繞組相間短路、定子繞組單相接地和定子繞組過負(fù)荷等），應(yīng)裝設(shè)保護裝置。但實際使用中，部分企業(yè)因重視不夠或設(shè)置不合理，未按要求投入相應(yīng)保護，使小故障發(fā)展為大事故，給企業(yè)造成巨大損失。

1.事故經(jīng)過

某制氧廠制氧作業(yè)區(qū)值班人員發(fā)現(xiàn)空壓機在沒有任何工藝報警情況下突然停機。電氣技術(shù)人員檢查發(fā)現(xiàn)電機冷卻器和電機本體結(jié)合處有黑煙冒出，并有電器絕緣材料高溫?zé)龘p的氣味。經(jīng)檢測，三相繞組接地，查看電機高壓綜保監(jiān)控記錄，發(fā)現(xiàn)一段PT零序動作信號、母聯(lián)速斷保護動作信號、電機C相比率差動動作信號、電機差動速斷動作信號和電機正序電流動作信號。拆下電機冷卻器和前后端蓋，發(fā)現(xiàn)電機C相線圈后面有一根引出線崩斷，前端匝間短路、定子和電機外殼之間有一定量銅碎末。確認(rèn)電機燒毀且現(xiàn)場不能修復(fù)，檢查前后軸瓦及空冷器良好。事故造成煉鋼和軋鋼生產(chǎn)線停產(chǎn)近44h，電機修復(fù)時間達(dá)1個月，損失巨大。

2.原因初判

故障電機是YKS710-4型普通異步交流電機（功率3600kW、電壓等級6kV、額定電流405.1A、轉(zhuǎn)速1491r/min、絕緣等級F、空水冷卻）。此前已運行4年，使用中未見異常。生產(chǎn)單位分析電機燒毀原因如下。

（1）操作運行方面。當(dāng)日值班作業(yè)長在巡視完主控室及供水系統(tǒng)，交接班后一切正常。電機的電壓、電流、定子鐵芯溫度分別是6.2kV、340A和61～68℃（共6個測溫點），均無較大變化。在電機停機同時（3s內(nèi)），電機鐵芯溫度（TIA3027）升高到98.8℃。值班人員在工藝停機操作完成后，通知相關(guān)人員，事后查看電腦監(jiān)控記錄（可保存7天），未發(fā)現(xiàn)違章操作現(xiàn)象。據(jù)此排除操作運行引起電機故障的可能。

（2）外部電網(wǎng)及操作方面。當(dāng)日夜間無雷雨，排除大氣過電壓擊穿電機絕緣的可能。各生產(chǎn)線生產(chǎn)正常進行，沒有啟動高壓設(shè)備的廠（車間），排除操作過電壓的可能。1個月前，通往制氧廠的電纜出現(xiàn)B相接地（施工造成），但在規(guī)定時間段內(nèi)停機進行了處理，按電力設(shè)備運行規(guī)程，不應(yīng)對電機產(chǎn)生較大損傷。

（3）電機綜保方面及110kV變壓站。制氧電源取自公司110kV變電站，母線分段（Ⅰ、Ⅱ），電機故障時的綜保裝置記錄如下。

0：42：36 I段 PT 零序動作

0：45：16 母聯(lián)速斷保護動作

0：45：17 電機C相比率差動動作

0：45：17 電機差動速斷動作

0：45：17 電機正序電流動作

從上述記錄可知，該電機保護裝置均已動作，證實綜保裝置正常。110kV變電站在0：42，6kV母線B相出現(xiàn)1個接地信號，0：45時，6kV所帶水泥廠、D100空壓機甩負(fù)荷，但開關(guān)未動作。

（4）電機方面。對冷卻器進行打壓試驗，不漏水。查看記錄，電機鐵芯溫度均不超過70℃，F(xiàn)級絕緣可達(dá)140～150℃，也排除高溫導(dǎo)致絕緣迅速老化擊穿的可能。

生產(chǎn)單位根據(jù)110kV變壓站及電機綜保歷史記錄，結(jié)合電機解體，分析電機BC相線圈在制造時存在絕緣薄弱點，由于長期運行使其老化擊穿，形成匝間短路、接地，隨后B、C相短路。最終判定電機燒毀是其制造質(zhì)量引起。

3.原因確定

通過上述材料可以看出，電機匝間短路燒毀電機的理由過于牽強，應(yīng)該是電機絕緣薄弱地點接地，因接地保護不完備使事故擴大化，造成電機燒毀。電機綜保裝置記錄中沒有電機接地告警和接地跳閘的記錄，而110kV變電站和制氧廠的綜保記錄均有I段PT零序動作的記錄，而且此接地記錄與母聯(lián)速斷動作的時間竟相差2分40秒，即從定子繞組接地發(fā)展到繞組相間短路近3min。在恢復(fù)生產(chǎn)過程中，檢查電路和電氣設(shè)備，除電機繞組內(nèi)部接地外，沒有發(fā)現(xiàn)其他接地點。

《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T 14285—2006中的異步和同步電機保護，4.13.3條規(guī)定“對于單相接地，當(dāng)接地電流＞5A時，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護。單相接地電流為≥10A時，保護動作于跳閘；單相接地電流＜10A時，保護可動作于跳閘也可動作于信號”。由于該廠電纜線路長，接地總電流達(dá)到幾十安，而消弧設(shè)備不完善，在大電弧電流作用下，電機絕緣損壞相間短路而跳閘。實際上由電機的修理也證實了這點，由于電機長時間大電流接地，電機鐵芯大面積燒傷。經(jīng)鐵芯鐵耗試驗，局部溫升嚴(yán)重超標(biāo)，必須進行更換鐵芯處理，增加了修理難度、時間和修復(fù)費用。因此，為避免電機繞組接地故障對定子鐵芯的損傷，必須采取相應(yīng)措施。對于中性點不接地的10（6）kV配電系統(tǒng)，安裝消弧線圈以補償接地電容電流，減小接地點電流的危害?？紤]到消弧線圈有可能退出運行，因此不考慮消弧線圈的作用，只要接地電容電流＞10A，電機的單相接地保護必須作用于跳閘，當(dāng)電機繞組接地時，繼電保護動作，切斷電機主回路，可靠保護電機。

4.結(jié)束語

正確配置和設(shè)定繼電保護是電氣管理的重要任務(wù)，特別是接地保護由于設(shè)計、安裝及定值整定不規(guī)范很容易誤動。有些企業(yè)為少影響生產(chǎn)，不考慮所處電網(wǎng)實際狀況，不按要求配置接地保護或盲目將保護退出運行。這樣一旦發(fā)生事故，反而使問題擴大化，給企業(yè)帶來不應(yīng)有的損失。因此，在工作中一定要弄清各種繼電保護的基本原理和目的，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范和規(guī)程要求，這樣才能充分發(fā)揮繼電保護的作用，確保企業(yè)電力系統(tǒng)安全可靠運行。 W13.12-23