一起联锁保护失效的原因分析及预防措施

一起联锁保护失效的原因分析及预防措施

任 宇

（四川飞龙化工股份有限公司 四川省南充市高坪区 637100）

摘 要：本文通过一起联锁保护失效致使三联合压缩机曲轴及轴瓦等被烧坏的事故进行分析探讨。先简要阐述了三联合压缩机工艺部分电气联锁保护控制原理，然后进行事故检查及分析故障产生的原因，提出预防处理措施。对我们今后电气的设计、维护、安装等工作有一定的促进作用。 关键词：三联合压缩机 联锁保护 微型断路器 单相短路 中间继电器

0引 言

工艺联锁是大型机组保护中经常使用的一种保护电路，常见的工艺联锁保护有：油压、水压、温度、轴位移等。在保护条件不能满足要求时，主电机能跳闸，以达到保护机组的目的。我公司于2008年底自行改造了1#、2#三联合压缩机现场电控柜电气部分。2009年3月18日，1#三联合压缩机因循环油泵跳停，电控柜电源空开意外断开，而工艺联锁保护未发出故障信号至高压开关柜，同步电动机继续运转，导致三联合压缩机由于曲轴油路缺润滑油烧坏曲轴、轴瓦、二列连杆大瓦、二三列十字头等。停产约5天，造成直接间接经济损失近十万元。

1电气联锁保护控制原理

1.1现场电控柜工作原理

本电控柜自行设计装配，采用继电器逻辑控制方式实现对主机启停、故障联锁保护等功能。由两部分组成：一部分为电控柜主回路（见图一）；另一部分为电控柜联锁保护控制回路（见图二）。在开车前进行盘车检查，检查结束后扳动盘车器至开车位置。停下盘车电机，启动循环

油泵、注油泵运行，循环油通过盘车器导通到压

力控制器SP 。当润滑油压大于压力控制器SP 设定值0.2MPa 时，主机（同步电动机）启动联锁控制回路的中间继电器KR 线圈励磁，由KR 发出允许合闸信号至高压开关柜，（励磁柜准备好后）允许合闸回路导通，电控柜上允许合闸指示灯亮可以启动同步电动机运行。主机运行时，一旦外部缺相、过载、润滑油压PIA 小于0.2MPa 、轴温TA 大于65℃等任意一种情况发生，

电控柜故障联锁保护回路的中间继电

图一 电控柜主回路

图二 电控柜联锁保护控制回路

器KF 得电，由它发出故障信号至高压开关柜（真空断路器）实现联锁停车。且电控柜上保持故障信号显示，可以手动复位。 1.2高压开关柜工艺联锁保护

图三为高压开关柜工艺联锁保护跳闸回路，由电控柜上中间继电器KF 发送电控柜故障信号至高压开关柜工艺联锁保护回路，使其保护出口中间继电器KA2线圈励磁，再由KA2直接驱动真空断路器的分闸线圈TQ,同时使保护测控装置IN （EDCS-7180同步电动机保护测控装置）的分闸回路监视得到信号。同步电动机迅速跳闸，达到保护三联合压缩机的目的。

2故障检查及原因分析

针对这起事故，现场检查发现电控柜主电源断路器QF0及其出线侧控制回路断路器QF4跳闸。从图一、图二分析认为是电控柜联锁保护控制回路有单相短路故障（一相对中性线或地线发生短接故障），较大的短路电流使断路器QF4和断路器QF0无选择性同时断开。导致循环油泵、注油泵停止运行，而联锁保护控制回路也失效，不能给同步电动机的高压开关柜及时发送工艺故障的跳闸信号，酿成这次事故的发生。

这里要说明的是，断路器QF0、QF1、QF2、QF3、QF4是NB1微型断路器。它们采用的脱扣方式是电磁脱扣和热脱扣，电磁脱扣的脱扣线圈和热脱扣的发热电阻直接串联于一次电路中。缺点是装置灵敏度低，保护性能不够理想。电磁脱扣一般用于短路保护，动作特性为瞬时动作，选择性差，是低压断路器保护难以实现选择性配合的主要原因；热脱扣为反延时动作，用于过载保护，但它的动作特性与电动性过载时的热特性并不完全一致，保护性能难随人意。正是由于上级断路器QF0和下级断路器QF1、QF2、QF3、QF4之间很难实现选择性切断，所以当电气回来中的故障电流较大时，它们之间不具备过载保护级间的选择性，很容易导致上下级断路器均瞬时断开。

检测电控柜联锁保护控制回路未见异常。继而又做空投试验和工艺联锁，真空断路器皆能跳/合闸。那么，这起事故中是什么原因造成断路器QF4、QF0同时断开导致联锁保护失效？估计联锁保护控制回路还是存在单相短路故障，应该是“软”故障，只是没能检测到。在仪表维护人员的配合下，对电控柜内外联锁保护控制回路进行详细地现场检查，逐步排除。最后发现电控柜到压力控制器SP 的线路是两根BV 导线,未穿管与工艺管道绑扎在一起。由于工艺管道抖动，两导线在绑扎处反复摩擦使其绝缘层磨穿。从图二可知，在三联合压缩机正常运行过程中，到压力控制器SP 的线路一直带电。两导线绝缘损坏又因工艺管道抖动与其间断性接触导致接地短路故障，使断路器QF4、QF0同时跳闸断开，故障联锁保护回路失效。

3预防措施

3.1电控柜联锁保护控制回路改进

图三 高压开关柜工艺联锁保护跳闸回路

通过以上的检查和分析，发现图二的电路设计存在一定的缺陷。准备采用两种方案进行改进，一种方案断路器QF4、QF0各加一只辅助开关反映其是否跳闸；第二种方案断路器QF4出线侧并联一只中间继电器K1反映联锁保护控制回路是否失电。两种方案都是取一对无源触点反映联锁保护控制回路失电，向高压开关柜发出电控柜故障信号让主机迅速跳闸。经综合分析比较，为保证电控柜在任何情况下（断路器QF4、QF0或上一级断路器意外断开失电）都能发出联锁保护跳闸信号，所以采取第二种方案。加一只中间继电器K1

作为控制回路电源的监控保护，取中间继电器K1常闭触点与中间继电器KF 常开触点并联在一起来反映电控柜故障。详见图四、图五。

为防止主机启动联锁控制回路发生上述类似现象，采取两种措施：一、在注油泵的接触器KM3常开触点与压力控制器SP 常开触点之间串联中间继电器KA 一常闭触点 (中间继电器KA 反映同步电动机的真空断路器合闸) ,使压缩机在正常运行过程中，电控柜到压力控制器SP 的线路不带电。见图四。二、更换到压力控制器的线路为控制电缆并穿钢管，管线尽量与工艺管道避开，以防震

动和高温等损坏导线。若条件所限时，应采取隔热和减震措施。 3.2事故总结

分析总结该事故有以下三点需要改进：

一、工程技术人员设计图纸时应规范设计，全面考虑，提高设备运行的可靠性；并注意与机组的工艺设计衔接，满足工艺联锁保护要求，符合电气设计规范。以免造成设备损坏和人身伤害的事故。

二、仪表维护人员提高工作责任心，要定期检查维护压缩机联锁保护系统。更换安装仪表设备及线路，按照工程施工及验收规范做好各项工作。保证工艺仪表的安全、高效、可靠地运行。真正做好仪表是工艺的‘眼睛’。

三、电气维护人员要加强责任意识，不断提高业务水平，发现电气故障，一定要弄清原因，彻底处理，确保设备运行安全。电气设备故障问题没有查清，一定不能盲目投入运行，以免造成更大的事故，给企业带来更大的经济损失。

4结束语

图四 改进的电控柜联锁保护控制回路

图五 改进的高压开关柜工艺联锁保护跳闸回路