注水電動機微機保護改造問題分析

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電力系統建設是油田采油工藝中的重要環節，大慶油田經過七年開采，注水變電站已成規模，淘汰落后技術成為油田建設的一項重要工作。隨著電力系統的發展，計算機控制技術已成功運用到繼電保護領域，具有自我測試功能和強大的邏輯處理能力，以及非常高的可靠性、選擇性、靈敏性、快速性，完全可以替代落后的繼電器保護系統。本文對注水電動機微機保護改造過程中出現的一些問題進行分析，以供大家參考。

1電流互感器接線問題及解決方法

1．1電流互感器接線問題

高壓注水電動機的主保護通常為差動保護，其接線方式一般采用兩相星形接線，如圖1所示。根據縱聯差動保護原理，同一相的兩個電流互感器的二次繞組電流大小相等、相位反向180°，微機保護裝置計算其相量和為零，在運行時保護裝置不會動作。如果一次電纜相序接線錯誤造成電流互感器二次接線與一次相序不對應，則是同一相的兩個電流互感器的二次繞組電流大小相等、相位不是反向180°，微機保護裝置計算其相量和不為零，在投運時因為電流起動峰值的原因，會造成電流差大于差動整定值，保護裝置會起動跳閘出口。如果一次電纜相序接線正確，而電流互感器二次接線極性錯誤，也會造成同一相的兩個電流互感器的二次繞組電流大小相等、相位相同，微機保護裝置計算其相量和，電流和大于差動整定值，保護裝置會起動跳閘出口。

1．2解決方法

解決一次電纜相序及互感器二次接線極性正確性的問題，我們在實際工作中總結了一套實用的模擬檢驗方法，模擬檢驗法接線如圖2注水電動機繞組阻抗較大，采用的調壓器輸入電流較小，大約十幾安培左右。(1)毫安表顯示為零，表示一次、二次接線相序極性正確;(2)毫安表顯示一次電流除以變比的數值，表示互感器有一個二次回路開路現象，需要進行檢查;(3)毫安表顯示一次電流除以變比數值的2倍，且注水電動機兩側電纜一次相序不對應或二次極性接反時，需要調正。

2阻抗匹配問題及解決方法

2．1電流互感器勵磁阻抗及二次電流電纜線芯阻抗匹配問題

2．1．1電流互感器的勵磁阻抗匹配問題注水電動機回路中的電流互感器勵磁特性匹配極為重要，通常會選擇同一廠家、同一批次生產的參數相同的互感器，但在改造時很難滿足這一要求。2．1．2二次電流電纜線芯阻抗匹配問題交流電流回路示意圖如圖3所示。現場實際工作中，高壓柜和星點柜分別安置在不同位置，造成高壓柜內的電流互感器距離繼電保護裝置較近。星點柜安置在注水電動機附近而離繼電保護裝置較遠的問題，會出現星點柜“5LH”電流互感器二次電纜接至繼電保護裝置的長度遠大于高壓柜“1LH”二次電纜接至繼電保護裝置的長度。長電纜電阻大，會造成同相兩端電流互感器二次負荷不同，使電流互感器無法滿足繼電保護裝置的靈敏性和選擇性，也會產生不平衡電流，有可能造成繼電保護裝置誤動作。

2．2解決方法

2．2．1電流互感器匹配問題的解決方法高壓柜A、C相和星點柜A、C相分別是同一廠家、同一批次的產品，它們的勵磁特性很相近，我們將高壓柜和星點柜不同相的互感器進行調換，使同一相的互感器滿足匹配要求。2．2．2二次電流電纜線芯阻抗匹配問題的解決方法(1)將原有的二次額定電流為5A的電流互感器更換為1A的電流互感器，增大變比，降低電纜壓降損耗。(2)測量星點柜互感器二次電流回路電纜的直流電阻，計算電纜長度，將高壓柜的電纜敷設長度與星點柜電纜長度相同，達到補償電流的目的。電纜長度計算公式:L=(Ｒ·S/ρ)÷2(1)式中:L———需補償的電纜長度，mＲ———需補償的二次負荷，ΩS———電纜的截面積，mm2ρ———銅的電阻率(0．0175Ω·mm2/m)(3)在繼電保護裝置處帶電纜測量電流互感器的勵磁曲線，如圖4所示。斷開試驗端子，將電流互感器二次側開路，采用勵磁特性測試儀在試驗端子處分別測試它們的勵磁曲線，然后進行比較，驗證電流互感器的勵磁曲線是否匹配。

3高壓變頻改造安裝問題及解決方法

3．1高壓變頻改造時的安裝問題

為了避免電動機起動影響電網的電壓波動，目前很多注水變電站的高壓電動機使用高壓變頻器。國標規定，2MW及以上的電動機應裝設差動保護。通常，差動保護的電流互感器一組裝設在開關出線側，另一組裝設在電動機中性點側，而變頻器裝在開關和電動機之間，如圖5所示。在變頻工作條件下，差動保護一側采集的是工頻電流，另一側采集的是變頻后電流，因此差動保護會動作。

3．2解決方法

變頻器起動時由低頻開始，輸出頻率基本在50Hz以下，如果兩側的電流互感器都反映變頻二次電流，可以滿足差動保護要求。我們將高壓開關柜側的電流互感器安裝到高壓變頻器輸出端，解決了該問題。

4自動化儀表連鎖問題及解決方法

4．1自動化儀表連鎖問題

注水電動機自動化監控系統監控注水泵入口壓力、出口壓力、潤滑油壓力，以及電動機前后軸瓦溫度、注水泵前后軸瓦溫度和出口溫度、定子繞組溫度等，并將參數采集輸入微機監控系統。發生故障時，PLC會對注水電動機電氣系統進行控制，低油位、低水位、溫度過高時，注水泵在值班室內的控制屏會發光、發出告警音響，控制屏內中間繼電器閉合輸出非電量信號，對注水電動機發出跳閘信號，保證注水電動機安全運行。

4．2解決方法

(1)注水泵入口壓力、出口壓力、高壓注水電動機潤滑油壓力多選用智能壓力變送器替代以往的電接點壓力表。智能壓力變送器通過壓力傳感器把壓力信號轉換成電壓信號，將放大后的電壓信號送至模/數轉換電路，再轉換為數字信號送單片機處理，最后輸出4～20mA電流信號至PLC控制系統。PLC判斷后發出停泵指令，高壓注水電動機停泵。PLC采集高壓注水電動機前后軸瓦溫度、注水泵前后軸瓦溫度和出口溫度，設置報警值和連鎖停泵值，滿足設定條件時，發出報警信號，停止泵的運轉，實現對高壓注水電動機的保護。(2)溫度變送器的測溫探頭直接安裝在接線盒內形成一體化的變送器，高壓注水電動機使用熱電阻溫度變送器對高溫進行測試、報警。

5結語

微機保護的可靠性、選擇性、靈敏性遠高于繼電器保護，可以對電流、電壓互感器斷線進行有效閉鎖，降低保護誤動幾率，提高電動機安全運行的可靠性。它上傳信息報文準確、清晰，可實現長時間存儲，降低運行人員的勞動強度，為變電所無人值守創造了條件。

參考文獻

［1］GB14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術規程［S］．

作者：衛東 劉國昌 崔宏鑫 單位：大慶油田工程建設公司油建公司