SPAMC保护装置在石化企业的应用

SPAM150C保护装置在石化企业的应用潘飞（大连西太平洋石油化工有限公司116600）摘要SPAM150C电动机综合保护控制装置是ABB公司的综合保护装置之一，不但具有常规的过负荷、电流速断及不带方向接地故障保护，而且具有不平衡及逆相序等保护，比较适合作为石化企业电动机的保护。本文根据对SPAM150C电动机综合保护控制装置的实验摸索和理论研究，在设计、安装、整定、检验及运行管理方面做出了较为详细的叙述，并提供了一些石化企业应用的数据，为该保护装置应用提供了一定的实践经验。关键词电动机，继电保护，石化企业引言电动机是石化企业的主要用电设备，如何用综合保护装置在确保生产操作安全的基础上，对电动机的电气及机械部分进行全面地保护是电气技术人员需要认真解决的问题。SPAM150C电动机综合保护装置是应用的较早电动机综合保护装置之一，与MiCOMP220电动机保护装置[1]一样，该保护装置也比较适合作为石化企业160～1800KW中压电动机的保护。SPAM150C电动机保护装置可以用于实现单相、两相或三相电流速断及/或过载保护和不带方向接地故障等保护的应用中。虽然在某些功能及免费软件等方面不及MiCOMP220，但由于价格等优势，SPAM150C目前还是在石化企业应用的很广泛。SPAM150C电动机保护装置设计安装在设计安装前必须认真阅读ABB提供的《SPAM150C电动机保护装置用户手册和技术说明》。在设计安装时应当注意：保护装置辅助电源的电压范围，并应将其接到61-62端子上，对于直流辅助电源，正极应接到端子61上；由于保护装置的辅助电源丧失可引起保护装置的部分数据丢失，因此保护装置的辅助电源应与电动机控制电源分开控制，而且各控制元件应分开布置（例如分别布置在端子排的两端）以防误操作；由于过负荷电流I整定的范围是0.5...1.50×In。当电动机额定电流小于电流互感器的45%In时，应考虑增加升流器或更换电流互感器；应当注意各相电流和零序电流输入的极性，如极性错误将引起保护装置误动；应当注意控制输入10-11不同的使用方法。通常宜接入低电压保护回路；断路器合闸闭锁应接在74-75端子上；宜将事故预报接在80-81端子上，事故报警接在68-69端子上；保护装置的外壳及63端子必须可靠接地；跳闸输出应接到65-66端子上；总线连接模块接到保护装置后面板上标有SERIALPORT的D型接插件上。光纤电缆接到总线连接模块的Tx和Rx接插件上。总线连接模块上的通信方式选择开关设定在“SPA”位置；保护装置的安装高度不宜高于1.8米以便观察数据及整定检验；安装时必须严格按设计图配线。SPAM150C电动机保护整定3.1.过负荷整定过负荷电流整定值计算公式：I=KrelIrM/IpIn（1）式中：Krel—可靠系数，通常取1.05～1.10，在石化企业中电动机多为防爆电动机[2]，为确保生产装置的连续运行宜取1.05。IrM—电动机额定电流值，A；Ip—电流互感器一次电流，A；In—电流互感器二次侧和继电保护装置的额定电流值，A。考虑到石化企业中的多数电动机均参加再起动[3]，根据电动机起动时间，从过负荷的热状态保护曲线中选择t6x整定值。在石化企业中起动时间t6x通常整定为：负载是普通机泵时取t6x=22秒；负载是风机时取t6x=30～66秒。因石化企业中的多数电动机都采用直接起动方式，加权系数p值一般设为50％。在石化企业中热预报警a通常可整定为90%，重起动禁止i可整定为60%，冷却时间常数kc可整定为6。3.2.起动电流倍数Is/In及起动时间ts整定电动机起动倍数整定值计算公式：Is/In=IsIp（2）式中：Is—电动机起动电流，A。在石化企业中起动时间ts整定通常是：负载为普通机泵时取ts=6秒；负载为风机时取ts=8～16秒。3.3.电流速断I及t整定石化企业中电动机电流速断保护适用的整定值为：I=1.5Is/Ip（3）t=0.04s，应该检查整定值I是否低于电流互感器饱和电流极限值的90%，且电动机端子上最小三相故障电流的1/3。3.4.接地故障保护整定在石化企业中接地故障保护通常动作于事故预报。宜采用专用的零序电流互感器来测得接地故障产生的零序电流。对于中性点不接地系统可采用试验的方法确定整定值。在零序电流互感器一次加1A电流，从前面板I0菜单下读出显示器数据即为I0的整定值。如整定值小于1%，可将中线电流输入端子25-26改为25-27，即由中线电流输入5A改为1A。接地故障保护的动作时间通常为t0=0.5s。3.5.不平衡保护整定不平衡保护是一个单相保护和反时限电流不平衡保护。通过监视最大和最小相电流检测到电动机的不平衡。△I=100%×(ILmax－Ilmin)/ILmax（4）式中：ILmax—最大相电流，A；ILmin—最小相电流，A。石化企业中不平衡保护通常也动作于事故预报，考虑到补偿电容器及其它电子设备等影响，整定值为负序电流灵敏度15%，因此，取△I=26%，t△=20秒。3.6.欠电流保护整定从电动机运行管理等方面考虑，在石化企业中不宜采用欠电流保护功能。3.7.累积起动时间计时器整定在石化企业中，当电动机负载为普通机泵时，考虑电动机起动在2小时内最大可以起动3次，取tsi=12秒，ts=3秒/小时；当电动机负载为风机时，考虑电动机起动在4小时内最大可以起动3次，取tsi=16～32秒，ts=2～4秒/小时。3.8.编程开关设定各种应用中要求的附加功能可用前面板上给出的开关组SGF，SGB，SGR1和SGR2来选择。另外，电动机保护装置还含有软件开关组SG4，它位于寄存器A的子菜单4上。当设定这个开关组时，将指示出开关的编号，1...8，和开关位置0和1。在正常操作中只给出检查和。3.8.1.功能编程开关组SGF设定开关组SGF的选择器开关用来定义保护装置的某些功能，并用SGF/1到SGF/8来表示。用开关SGF/1可以选择电流速断I是否使用。石化企业的中压电动机的控制开关均为断路器，因此，应设定SGF/1=1。用开关SGF/2可以选择电流速断I是否使用自动双倍功能。在SPAM150C内，当相电流在60ms内从0.12×I升高到超过1.5I时的状态被定义为电动机起动状态，当电流回落到1.25I以下时，被定义为电动机起动状态结束。当使用自动双倍功能时，通常整定I=0.75Is。在距电动机较近的供配电系统发生短路时，电动机将向短路点馈出短路电流，馈出电流的幅值和维持时间与短路的形式及电动机至短路点的电气距离以及电动机的负荷率有关。如果发生的是近距离金属性短路，电动机的馈出短路电流约是Is。因此，将导致电动机电流速断保护误动。图－1为催化轻柴油泵6KV，220KW，IrM=26.3A电动机起动电流波形，图－2为该机发生近距离短路时馈出的短路电流波形。另外，在石化企业中，多数电动机均参加再起动，如供配电系统发生瞬时失压[3]，电动机电流在高于0.12×I时再起动，自动双倍功能的使用也会使电动机电流速断保护误动。因此，在石化企业中不应使用电流速断保护自动双倍功能，即SGF/2应设定为0。图－1电动机起动电流波形图－2电动机馈出短路电流波形在相电流特别高的情况下，为了防止在接触器控制的驱动装置中接触器动作，可以通过选择开关SGF/3和SGF/4禁止在过电流状态下接地故障装置动作。在这种情况下，根据这两个开关的选择可以禁止接地故障装置在相电流超过4倍、6倍或8倍满载电流I的情况下动作。由于石化企业中压电动机的控制开关均为断路器，因此，SGF/3和SGF/4均应设定为0。如使用相电流不平衡保护应将SGF/5设定为1。通过开关SGF/6可以选择是否使用逆相序保护。该保护动作后，操作指示灯和输出保护装置的状态与相电流不平衡保护相同。通过开关SGF/7可以选择堵转保护的动作方式，如SGF/7设定为0，即采用定时限堵转保护；如SGF/7设定为1，则采用反时限堵转保护。在石化企业中通常SGF/7设定为1。在石化企业中不宜采用欠电流保护功能。因此SGF/8设定为0。石化企业常用功能编程开关组SGF设定表开关设定加权值SGF/111SGF/202SGF/304SGF/408SGF/5116SGF/6032SGF/7164SGF/80128SGF设定值检查和813.8.2.闭锁和控制输入选择器开关组SGB设定开关组SGB的选择开关用来定义保护装置外部控制输入的某些功能，分别用SGB/1到SGB/8来识别。当电动机为增安型并安装了速度开关时，应设定SGB/1=1，通常应设定SGB/1=0。当电动机组成机群再起动时，由外部控制再起动过程时，应设定SGB/2=1，通常应设定SGB/2=0。当电动机采用软起动器起动时，为防止在起动过程中不平衡及接地故障保护误动作，应将SGB/3=1，SGB/4=1。如果SGB/5=1，即输出保护装置A可执行外部跳闸命令。通过设定SGB/6=1可完成外部手动复位。当SGB/7=1时，在短路、接地故障或不平衡跳闸后，闭锁输出保护装置A。SGB/8也是闭锁输出保护装置A，而且与发生跳闸的原因无关。石化企业常用闭锁和控制输入选择器开关组SGB设定表开关设定加权值SGB/101SGB/202SGB/304SGB/408SGB/5116SGB/6032SGB/7064SGB/80128SGB设定值检查和163.8.3.输出编程开关组SGR1和SGR2设定SGR1和SGR2开关组的开关用于把要求的输出信号与相应的输出保护装置相连。这些开关分别用SGR1/1...SGR1/8和SGR2/1...SGR2/8来标识。3.8.3.1.选择器开关组SGR1石化企业常用选择器开关组SGR1设定表开关设定加权值SGR1/111SGR1/202SGR1/304SGR1/408SGR1/5116SGR1/6132SGR1/7064SGR1/80128SGR1设定值检查和493.8.3.2.选择器开关组SGR2石化企业常用选择器开关组SGR2设定表开关设定加权值SGR2/101SGR2/202SGR2/304SGR2/418SGR2/5116SGR2/6032SGR2/7064SGR2/80128SGR2设定值检查和243.8.4.开关组SG4设定石化企业常用选择器开关组SG4设定表开关设定加权值SG4/101SG4/202SG4/304SG4设定值检查和0SPAM150C电动机保护装置检验4.1.技术部门应提供的定值和检验数据技术部门应提供的定值数据如下：I—过负荷电流整定值，In；t6x—最大安全停车时间，秒；p—加权系数，%；a—热预报警，%；i—重起动禁止，%；kc—冷却时间常数；Is/In—电动机起动倍数整定值；ts—电动机起动时间整定值，秒；I—电流速断整定值，In；t—电流速断动作时间，秒；I0—接地故障电流整定值，In；t0—接地故障保护动作时间，秒；I—不平衡保护整定值，%；t—不平衡保护动作时间，秒；tsi—起动闭锁计时器整定值，秒；ts—起动时间计时器递减率，秒/小时；SGF—功能编程开关组；SGB—闭锁和控制输入选择器开关组；SGR1，2—输出编程开关组。技术部门可为检验人员提供的检验数据如下：Is_verify—电动机起动电流检验值，A；tcool—电动机冷态起动检验时间，秒；thot—电动机热态起动检验时间，秒；I0.95—电流速断0.95倍整定值，A；I1.1—电流速断1.1倍整定值，A；ILmax—不平衡最大相电流，A；Imin0.95—不平衡0.95倍最小相电流，A；Imin1.1—不平衡1.1倍最小相电流，A。由于需要提供的检验数据较多，宜采用计算机程序（例如EXCEL）计算。4.2.检验前的准备在检验前请务必检查输入的电流是否与相应端子的要求相符。在整定记录上写入相和零序电流互感器的参数值。为SPAM15