接地网干扰信号进入马达保护器导致机组停机分析

接地网干扰信号进入马达保护器导致机组停机分析

王思聪

中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院，西安 710021

摘要：马达保护器广泛应用于火电厂380V低压电动机回路用电系统，其选型、采样精度、保护定值及抗干扰能力等影响着机组的安全稳定运行。本文介绍了一起由于接地网干扰信号进入马达保护器导致机组停机事故的分析及处理过程，并针对此类事故提出预防建议。

关键词：马达保护器；火电厂；接地网干扰信号

1 故障概述

2020年6月4日10时11分，某电厂5号机组A、B、C、D、E磨煤机运行，总煤量288t/h，引风机、一次风机、送风机、凝泵、循泵等主要辅机运行正常，机组协调方式运行稳定，当时气象条件为大雨。

10时11分39秒，1号引风机跳闸，首出“运行时两油泵停”，RB动作，协调系统自动减负荷，自动投入C、D层八支油枪，联跳A、E磨煤机，保留B、C、D磨煤机运行，RB动作正常。

10时18分09秒，总煤量160t/h，2号引风机跳闸，首出“运行时两油泵停”；锅炉MFT动作，首出“两台引风机全停”，5号机组汽轮机、发电机跳闸。

2 现场检查情况

机组跳闸后，立即组织各专业人员对现场进行检查。

（1）热控专业通过调取DCS相关数据发现：在6月4日9时53分至10时25分时间段内，引风机和一次风机油站8台油泵在DCS未发出启停指令时，存在频繁的自启停现象，且调节油压力变化趋势一致；锅炉六大风机油站12台油泵电流均出现波动，两台引风机油站4台油泵、两台一次风机油站4台油泵、2号送风机油站1号油泵共9台油泵电流出现尖峰波动，包括未运行的备用油泵。查阅其他负荷，发现380V锅炉MCC1段上1号引风机2号冷却风机和2号引风机2号冷却风机电流出现3次小幅波动，幅值达到0.5A，此两台电机开关未合闸，均处于热备用状态；其他负荷未发现电流波动迹象。

（2）电气一次专业检查锅炉六大风机油站12台油泵绕组绝缘均大于1GΩ，绝缘良好；绕组直流电阻三相不平衡率小于1%，电机正常。同时对风机油站油泵电源开关所在的380V锅炉保安MCC 1段、2段盘柜进行了接地导通测试，接地电阻均小于5mΩ，MCC盘柜接地正常。

锅炉六大风机12台油泵电源开关保护均使用河南博锐电气有限公司生产的马达保护器，型号为HNBR-210MF。开关的三相一次电流通过保护器外部配套专用的TA7361-25A/50mA型电流互感器变换成二次侧小电流信号后送至保护器，保护器内部电路对三相电流信号进行处理并通过合成计算得到零序电流。将开关送至试验室对其进行校验，在开关一次侧施加不同幅值的工频电流，马达保护器动作正常，没有发现异常情况。

（3）电气二次专业检查发现，两台引风机油站4台油泵、两台一次风机油站4台油泵、2号送风机油站1号油泵共9台油泵的电源开关在9时53分至10时25分时间段内“零序过流”保护动作多次。同时在检查中发现上述风机中的备用油泵开关及保护动作断开后的油泵开关也频繁发出“零序过流”保护动作信号。

3 原因分析

根据上述检查情况，特别是处于停运状态的油泵开关也频繁出现“零序过流”保护动作的现象，判断风机油泵电源开关“零序过流”保护出现误动作。本次保护装置产生误动作的原因应为保护装置在现场受到外界高频干扰所致；干扰信号只有通过具有公共连接线的位置才能进入系统，使9台保护装置在同一时间段内发生误动作，应重点检查通讯总线及电气接地网。

DCS侧油站总线控制逻辑已删除，DP总线没有传输上述马达保护器相关的通讯报文，且同一网段内与其总线连接的其他设备无异常情况，因此排除通讯总线导致保护误动作的可能。

对当天现场作业情况进一步了解后得知，该时间段内只有F磨在进行检修焊接作业。焊接作业的接地电弧会向电气接地网注入频率为数十至数百kHz的不规则高频电流，该高频电流入地后会沿地网接地导体向周边扩散，在电气设备接地线中叠加不规则的高频信号，并随着对接地位置的距离增大而逐渐衰减。考虑到大雨天气时，地网接地导体的接地电阻大幅降低，高频信号幅值衰减速率大幅减缓，因此怀疑本次保护误动与当时雨天焊接作业有关。

六大风机油站12台油泵电源开关分布在380V锅炉保安MCC 1段、2段，其中2号油泵电源开关均接在380V锅炉保安MCC 2段、1号油泵电源开关均位于380V锅炉保安MCC 1段。每个电源开关的接地线均连接至开关壳体，并通过最下部开关壳体的接地线与地网连接，即物理位置靠近下部的开关与电网间接地电阻最小，物理位置靠近上部的开关接地电阻逐渐增大。本次保护误动的9台油泵电源开关位置相对靠下，其上方的3台油泵电源开关未发生误动，两台引风机的4台油泵电源开关物理位置均在最下方。

6日晚，在干燥无雨的气象条件下，将油泵电源开关送至试验位且未合闸，模拟当天F磨检修焊接作业真实情况，发现马达保护器采样电流与零序电流会随焊接过程发生跳变，零序电流跳变量最大达到22.1A，已超过零序保护定值；同时，装置采样显示的频率也发生跳变，明显偏离50Hz，有时可达59.74Hz。说明焊接作业时的高频干扰信号对马达保护器电流采样时的幅值大小及频率大小均产生了明显的影响。

对马达保护器采样回路进行重点检查，发现马达保护器电流采样二次回路公共端与开关壳体通过导线连接，即通过开关壳体与接地网相连。拆除该接地导线，再次进行现场焊接试验，马达保护器采样电流值均为零，现场观察30分钟，未再发生跳变现象。

通过模拟试验可以确认，马达保护器电流采样二次回路公共端接地时，当地网中存在较大的高频电流干扰信号时，电流采样幅值及频率会受到较大影响，出现非正常数值，二次回路公共端不接地时，电流采样基本不会受到干扰；380V锅炉保安MCC 1段、2段距离F磨最近，受干扰情况最为严重，380V锅炉MCC 1段距离次之，也受到部分干扰。

与马达保护器厂家技术人员联系后，得知该型号的马达保护器电流采样回路不应接地，因此确定马达保护器零序保护误动与采样回路接地方式有关。

油泵跳闸后自启动原因为：开关控制回路中设计有5秒钟抗晃电功能，，保护动作信号不闭锁该功能。

事件发生时，电流采样值受到干扰导致零序保护误动作，开关跳闸，因干扰量持续存在，造成电流采样值大于15%额定电流，马达保护器认为还处于运行状态，抗晃电功能启动再次将开关合闸。

4 结论及建议

本次机组非停主要原因是马达保护器电流采样回路设计存在缺陷，保护装置抗干扰能力不强，导致两台引风机油站4台油泵零序过流保护误动作，造成两台引风机相继跳闸，锅炉MFT，机组停运。针对接地网干扰信号进入马达保护器导致机组停机的问题，建议采取以下防范措施：（1）将锅炉六大风机所有油泵控制回路重新设计布线，取消马达保护器，改用继电器控制，增加其抗干扰能力；（2）排查同类控制方式的开关，取消控制回路中的抗晃电功能，保留马达保护器自身抗晃电功能，使抗晃电功能更符合实际需求；（3）将380V保安PC、MCC段母线电压引入机组故障录波装置，以便进行实时监控。

参考文献

[1]朱瑛珺，王丽. 浅谈智能马达保护器的选用及安装使用[J]. 电气传动自动化，2011，33(06)：56-59.

[2]刘维，王楠. 马达保护器频繁跳闸原因分析及处理措施[J]. 无线互联科技，2016(01)：72-73.

[3]张宇. 探讨新型抗晃电应用技术在煤化工生产中的运用[J]. 新型工业化，2021，11(08)：137-138.

作者简介：

王思聪（1991—），男，硕士，工程师，从事继电保护、励磁、电测技术的研究、试验及技术监督工作。

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