淺談馬達(dá)保護(hù)器裝置電源掉電停機(jī)的原因分析處理
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：介紹了一起因直流電源接線松動導(dǎo)致所帶整段馬達(dá)保護(hù)器裝置停電從而造成電機(jī)大面積停機(jī)的事故，分析了大面積電機(jī)停機(jī)的直接原因和間接原因，針對存在的問題提出了整改措施和方案，對馬達(dá)保護(hù)器設(shè)計邏輯進(jìn)行了修改，同時通過DCS組態(tài)增加了后臺監(jiān)控報警。
關(guān)鍵詞：馬達(dá)保護(hù)器；電機(jī)停機(jī)；DCS組態(tài)
1故障情況
2020年５月12日９時57分，工作人員發(fā)現(xiàn)某裝置某單元部分空冷和水泵電機(jī)突然無故停機(jī)，內(nèi)操迅速通知外操趕到現(xiàn)場將無故停機(jī)的設(shè)備現(xiàn)場起動，并通知維保電氣人員檢查停機(jī)情況。
現(xiàn)場檢查后，未發(fā)現(xiàn)電機(jī)存在故障情況，變電所內(nèi)系統(tǒng)無異常，無備自投動作情況，外操現(xiàn)場手動起動的設(shè)備正常運(yùn)行中無異常，但I(xiàn)MCS系統(tǒng)監(jiān)控屏上有大量電機(jī)報“通信故障”及“接觸器運(yùn)行”的記錄。通過檢查，報警的電機(jī)均是變電所內(nèi)SL5II段母線的電機(jī)。同時通過向外操了解停機(jī)情況發(fā)現(xiàn)無故停機(jī)設(shè)備集中在變電所內(nèi)SL5II段母線上。
2原因分析
由停電設(shè)備分布情況可知，出現(xiàn)某段集中大面積停機(jī)的可能性有以下兩種。
(1)系統(tǒng)出現(xiàn)晃電，電壓波動導(dǎo)致SL5II段母線上電機(jī)大面積停電。從現(xiàn)場現(xiàn)象來看，上游系統(tǒng)II段未出現(xiàn)波動，變電所內(nèi)其他II段低壓系統(tǒng)未出現(xiàn)波動，僅SL5II段出現(xiàn)大面積停機(jī)，同時備自投未有動作信息。另外如果短時晃電，低壓電機(jī)馬達(dá)保護(hù)器具有再起動功能，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)晃電再起動，不會導(dǎo)致電機(jī)全部停機(jī)，而且馬達(dá)保護(hù)器MCU取得的電源是直流24V電源，系統(tǒng)晃電不應(yīng)導(dǎo)致SL5II段上運(yùn)行的馬達(dá)保護(hù)器在IMCS系統(tǒng)上都報“通信故障”。綜合判斷后，排除無故停機(jī)原因是系統(tǒng)出現(xiàn)晃電。
(2)直流電源出現(xiàn)異常。直流電源系統(tǒng)圖如圖１所示。由此可知，SL5II段MCU直流24V電源均從直流系統(tǒng)通過單相直流變壓器取得，一旦單相變壓器后直流系統(tǒng)失電，整段系統(tǒng)上的運(yùn)行或熱備狀態(tài)下的MCU就會失電，并在IMCS系統(tǒng)上報“通信故障”。
為了驗(yàn)證馬達(dá)保護(hù)器在失電情況下的IMCS報警情況以接觸器動作情況，選取備用抽屜進(jìn)行試驗(yàn)，模擬運(yùn)行情況下馬達(dá)保護(hù)器突然失電動作情況，結(jié)果顯示馬達(dá)保護(hù)器在失電情況下會導(dǎo)致電機(jī)停機(jī)，同時報“××電機(jī)通信故障”，恢復(fù)馬達(dá)保護(hù)器電源后報“××電機(jī)通信故障”及“××電機(jī)接觸器運(yùn)行”（此情況與SL5II段IMCS上的報警情況一致）。
對照電機(jī)控制回路原理圖（如圖２所示），可知原理圖設(shè)計上不存在缺陷，馬達(dá)保護(hù)器MCU故障輸出點(diǎn)為常閉點(diǎn)，在失電情況下不應(yīng)斷開控制回路。
馬達(dá)保護(hù)器部分接線端子如圖３所示。對馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行檢查，“97-98”“95-96”兩對觸點(diǎn)在控制原理圖上分別為常開和常閉，但正常無電情況下“97-98”為常閉、“95-96”為常開，與控制原理圖不符。
與馬達(dá)保護(hù)器廠家溝通后，廠家答復(fù)是此馬達(dá)保護(hù)器設(shè)計原理為只要上電后馬達(dá)保護(hù)器內(nèi)故障輸出繼電器得電兩對觸點(diǎn)狀態(tài)變化一次，當(dāng)出現(xiàn)故障后，馬達(dá)保護(hù)器內(nèi)故障輸出繼電器失電“95-96”觸點(diǎn)變回原來常開狀態(tài)，斷開控制回路停下電機(jī)。
這種設(shè)計理念是：馬達(dá)保護(hù)器失電也是一種大的故障，此時馬達(dá)保護(hù)器對電機(jī)已經(jīng)不存在保護(hù)。為了避免電機(jī)出現(xiàn)故障時馬達(dá)保護(hù)器不能及時進(jìn)行保護(hù)從而造成電機(jī)損壞，應(yīng)馬上停掉電機(jī)。另外，上電故障輸出繼電器變位可確認(rèn)故障輸出繼電器無故障，保證故障情況下動作可靠性。
綜合原因分析及現(xiàn)場檢查，此次某單元大面積電機(jī)停電直接原因?yàn)镾L5II段馬達(dá)保護(hù)器直流電源二次回路接線松動導(dǎo)致；間接原因?yàn)轳R達(dá)保護(hù)器邏輯設(shè)計不合理，設(shè)計存在缺陷。
3整改及預(yù)防措施
(1)全面檢查馬達(dá)保護(hù)器直流電源接線，緊固接線端子。
(2)修改馬達(dá)保護(hù)器故障輸出邏輯。確認(rèn)新邏輯，將全廠同型號的馬達(dá)保護(hù)器故障輸出觸點(diǎn)按控制原理圖改為正常情況下“97-98”為常開、“95-96”為常閉，存在故障時故障輸出繼電器動作變位，跳開電機(jī)控制回路。修改與不修改邏輯風(fēng)險分析評估如下。
①保持原有邏輯不變。當(dāng)馬達(dá)保護(hù)器直流電源失電后，電機(jī)停機(jī)。直流電源存在故障將導(dǎo)致裝置電機(jī)大面積停電，直接影響裝置生產(chǎn)安全、平穩(wěn)，影響范圍大。
②修改邏輯。當(dāng)馬達(dá)保護(hù)器失電后，馬達(dá)保護(hù)器對電機(jī)不存在保護(hù)。電機(jī)無保護(hù)，一旦電機(jī)存在故障不能及時跳閘，電機(jī)就將燒壞，但抽屜斷路器能分?jǐn)喽搪冯娏鳎薅ü收戏秶＝档惋L(fēng)險措施：巡檢關(guān)注IMCS上報警情況，及時發(fā)現(xiàn)馬達(dá)保護(hù)器失電情況，但I(xiàn)MCS上系統(tǒng)數(shù)據(jù)較多，可能無法及時發(fā)現(xiàn)；每個抽屜加裝操作面板，從面板電源指示燈可迅速判斷馬達(dá)保護(hù)器失電情況；增加直流電源報警指示燈，時刻監(jiān)視直流電源情況；利用馬達(dá)保護(hù)器失電IMCS系統(tǒng)上報“通信故障”取反與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在DCS作一個“與”邏輯，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時，馬達(dá)保護(hù)器失電輸出報警到監(jiān)控，可消除風(fēng)險。
根據(jù)風(fēng)險分析評估，選擇修改邏輯，馬達(dá)保護(hù)器失電情況下不停機(jī)造成的風(fēng)險遠(yuǎn)小于不修改邏輯直流失電造成的風(fēng)險，因此選擇對馬達(dá)保護(hù)器邏輯進(jìn)行修改，保證馬達(dá)保護(hù)器電源在失電或晃電的情況下不跳開電機(jī)，保證電機(jī)持續(xù)運(yùn)行。
同時，為降低修改邏輯后馬達(dá)保護(hù)器失電情況下電機(jī)無保護(hù)運(yùn)行帶來的風(fēng)險，后續(xù)可實(shí)施的措施有：增加操作面板，及時發(fā)現(xiàn)馬達(dá)保護(hù)器失電故障；增加直流電源報警指示燈，時刻監(jiān)視直流電源情況；增加后臺DCS報警。
根據(jù)風(fēng)險評估制定整改方案，確定新馬達(dá)保護(hù)器圖3中0.4故障輸出點(diǎn)的邏輯，對0.4繼電器由故障釋放，修改為故障動作，取反邏輯為：
//LOAD_TMP_BIT 15 15
LOAD_NOT_TMP_BIT 15 15 //reverse logic for 0.4
SET_TMP_BIT 19 15 //Image of Output L04
邏輯新完成之后再將圖３中“95-96”“97-98”兩對觸點(diǎn)接線對調(diào)。
（3）將IMCS系統(tǒng)電機(jī)馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)傳到DCS，電機(jī)馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)取反與
電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在DCS后臺組態(tài)：馬達(dá)保護(hù)器未上電取0、電機(jī)未運(yùn)行取0，此邏輯為當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行情況（狀態(tài)為１）下，馬達(dá)保護(hù)器失電（狀態(tài)取反為１）輸出“某電機(jī)馬達(dá)保護(hù)器失電”告警至后臺監(jiān)控，監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)此告警迅速通知維保電氣人員查找故障，邏輯如圖４所示。
4安科瑞智能電動機(jī)保護(hù)器介紹
4.1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。
4.2技術(shù)參數(shù)
4.2.1數(shù)字式電動機(jī)保護(hù)器
4.2.2模塊式電動機(jī)保護(hù)器
4.3產(chǎn)品選型
說明：“√”表示具備，“■”表示可選。
5結(jié)束語
本次裝置電機(jī)大面積停機(jī)的直接原因是變電所內(nèi)SL5II段馬達(dá)保護(hù)器直流電源施工階段二次回路接線緊固不到位，間接原因是馬達(dá)保護(hù)器邏輯設(shè)計不合理，設(shè)計存在缺陷導(dǎo)致故障擴(kuò)大化。為保證馬達(dá)保護(hù)器直流電源故障情況下不導(dǎo)致設(shè)備誤停從而造成裝置意外停工，修改馬達(dá)保護(hù)器輸出邏輯，同時驗(yàn)證了通過DCS組態(tài)進(jìn)行馬達(dá)保護(hù)器失電告警的方案是可行的。
參考文獻(xiàn)
[1]陳國雄，高立平.馬達(dá)保護(hù)器裝置電源掉電導(dǎo)致電機(jī)停機(jī)原因分析處理
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版
作者簡介：
易允恒，男，本科 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
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