加强气氛装置变配电设备稳定性

加强气氛装置变配电设备稳定性

张永举 王晓兵  付金山 宋寻委

（新疆独山子石化公司，新疆833699）

[摘要] 某化工厂气氛装置是给裂解、聚烯烃和乙二醇装置提供氧气、氮气的系统装置。多年来，由于设备自身和设计的缺陷，从建成投产运行以来，变配电系统出现了较多的问题。本文从关键机组、直流屏、电网晃动、系统改造等六方面进行了阐述。

关键词 仪电连锁 直流切换失电 电网晃动 系统改造

1、引言

某化工厂气氛装置是给裂解、聚烯烃和乙二醇装置提供氧气、氮气的系统装置。多年来，由于仪电连锁、直流切换失电、电网晃动、整定计算、控制继电器选型等问题造成各类非正常停机事故10余次，严重影响了化工厂的正常生产。为了彻底解决问题，我们对气氛整个变配电系统进行了全面摸底、排查和整改。通过对配电系统进行技术改造后，气氛装置再未因电气设备问题而停工，从而保证了气氛装置变配电设备稳定性。

2、仪电连锁

空气压缩机（以下简称空压机）是气氛装置的“龙头”设备，其额度电压6kV，额度电流312A。在某年5月，某年6月的时间里，曾经多次发生“仪控故障”跳空压机，进而连锁停工事件。

空压机的工作状态，是由断路器辅助接点扩展继电器输出给仪表控制中心的，当空压机控制电源消失时，扩展继电器线圈失电，其所有接点恢复到自然状态，这时仪控中心得到一对空压机状态信号，该该信号与空压机停机信号状态相同。仪表控制中心就发出连锁停机指令,该指令信号发出到电气保护控制上,直接接通电动机跳闸回路。所以在电气保护控制屏上多次显示,“仪控故障”跳空压机,从而造成连锁停工故障。正是因为是“仪控故障”跳的空压机,电气人员在很长一段时间没有引起足够重视,耽误了查找真正的故障原因,后来经过和仪表技术人员协调,在试验状态进行联锁调试,才确定是联锁接点状态问题,为了避免该类问题再次出现，结合空压机电气控制原理,查阅安装图纸,设备原始资料和设备实际接线进行分析,将联锁接点改为直接用断路器辅助接点输出。因空压机的保护相对较多，断路器的辅助接点已经用完, 经过综合分析，报上级同意后,在接点上取消一对高压柜内照明接点,一对试验位置行程接点。行程接点可以取消的原因是其引到了断路器二次插头上,行程开关安装在断路器本体上,当断路器在非工作位置时，其行程开关处于自然状态,这种状态对应一对接点，但该接点并未使用，所以可以取消,这样就刚好可以引出两队断路器辅助接点,通过辅助接点直接为仪表控制中心提供电机工作状态信号,有效避免直流掉电引起装置误停工事件,同时我们推广到氧压机氮压机的连锁回路上,并取得了成功的效果。

3、 直流切换失电

24伏直流电源是电气给DCS仪表控制提供控制电源的，在某年的4月29日，24V直流屏交流电源消失，造成了气氛装置停工。

24伏直流屏有I、II两套充电机,正常工作时I套直接给控制小母线供电,另一套给蓄电池充电。当I套充电机故障或者交流电源掉电时，由蓄电池通过直流接触器（31ZC）两对常开接点给控制小母线供电。监视继电器线圈（22ZJ）接在I套充电器输出回路上,当监视到I套充电机没有输出时,22ZJ线圈失电,其常闭接点接通31ZC线圈，这时31ZC常开接点闭合才有输出，这个切换过程大概有100~200ms的间隙失电，正是由于这个原因造成了装置停工。

为了避免接触器的反应时间，经过讨论,取消22ZJ线圈和31ZC常开接点，并在31ZC常开接点处新安装一组二极管。利用二极管具有单向导电性，自然消除了反应时间从而避免了间歇断电而影响装置停工事件。

4、电网晃动

从装置建成到目前，电网晃动一直困扰着气氛装置连续生产,特别是系统电网还不稳定的三年，更是频繁发生，气氛也不例外。4#膨胀干燥机，因电网晃动造成电动油泵停机,应急停机备用的高位油箱，当时好巧不巧也有故障，从而导致该电动机轴瓦烧毁，直接经济损失达6000多元。膨胀干燥机的作用是分离出液氧、液氮,如果一旦停机将影响分离，也就说可能混合些别的物理成分在液氧、液氮中，从而影响了化工厂的正常生产。

为了抗电网晃动,采用在启动按钮处加装时间继电器的“断电延时打开”接点,时间继电器线圈接在主接触器常开辅助接点后面,停止按钮换成带锁定功能的,通过时间整定就可以避过电网晃动时间。随后我们又将该技术推广到其他三台设备上，通过运行检验，达到了预期的效果。

5、整定计算

准确的电气设备保护整定值,不但是电气设备运行的关键也是生产装置安全运行的关键。在某年10月31日的下午，生产工艺操作工开1#空压机瞬间,气氛配电室高压一段设备全部跳闸，造成气氛装置停工。

经核查,化工总变气氛一段出线柜保护定值整定为：速断值是1400A、0.7S,气氛高压一段进线柜,保护整定为：速断值是2800A、0.5S。空压机功率2800KW,额度电流312A，启动方式采用串电抗器降压启动,正常启动电流为2~4倍额定电流，特殊情况下可能超出四倍

,按四倍启动电流计算为4×312=1248A，再加上运行负荷100A左右，计算结果达到保护临界点,如果考虑到互感器、继电器误差或启动电流超出4倍则启动电流值将大于1400A，这时就会启动化工总变“气氛I段”出线柜保护出口,跳出线柜后致使气氛配电室高压I段失压，I段PT柜低压保护动作出口,跳闸了该段上所有运行设备，导致气氛装置停工事件。

针对这一问题我们分析了事故原因查阅了相关技术资料,经过核算,重新整定了化工总变“气氛I段”、“气氛II段”出线保护定值，经过近几年的运行，保护装置运行一切正常。

6、控制继电器选型

冷冻机是气氛装置的重要设备,从某年4月到某年10月，该机主接触器主触点五次粘死,在某年的10月13日开机时，电机线圈烧毁。

该事件引起公司机动部门领导的重视，并及时成立攻关小组。在多方讨论下,最终确定了方案，其中最重要的一点是把原气囊式时间继电器,换成了电子式时间继电器，使“Y-△”切换时间更加准确,避免了带载冲击，保护了电机。达到了预期生产要求,该项目获得了分厂攻关成果奖。

7、系统改造

在电网建设还不稳定的几年里，曾经出现高压设备自投失败，造成一段母线失压，引起该段所带设备全部停机,又因采用无存储功能的保护继电器，很多情况都无从分析。另外高压柜内二次接线混乱，线号不清或者不全等等,给排除故障造成了很大的困难，耽误了时间。影响了化工厂的正常生产。为此我们参照其他装置的简洁明了的电气设备控制原理，经过上级专业高工的批示后，对气氛高压6kV进线柜、母联柜、PT柜以及电机柜的控制线路全部拆除，按照新图重新安装接线,某年6月改造完成后,来年2月又完成了6kV变压器的改造项目。改造后大大增强了气氛6kV系统的标准化和可靠性，从而保证了气氛装置的长周期平稳运行。

8、小结

经过这六方面的完善和改造，增强了气氛装置变配电设备的稳定性。

参考文献：

1、<电力网及电力系统>，水利电力出版社，王新学主编。
2、<电力系统继电保护与安全自动装置整定计算>，中国电力出版社，崔家佩编。

作者简介（第一作者和通讯作者）：

张永举 男 1969年，汉，重庆 大专 高级技师   研究方向，电气设备试验。