主给水泵启动引起相邻设备跳闸事件分析

主给水泵启动引起相邻设备跳闸事件分析

张衡

辽宁红沿河核电有限公司 辽宁省 大连市

摘要：某电厂1号机启动#2电动主给水泵时，正在运行的凝结水处理#3泵跳闸。凝结水处理系统#3泵上游电源间隔存在“接地故障”报警，相邻的凝结水处理系统#2泵（热备用）间隔也存在“接地故障”报警。后续再次启动#2/#3电动主给水泵时出现相同的情况。检查发现跳闸原因为凝结水处理泵电缆屏蔽层接地线穿过零序电流互感器后接地，主给水泵启动过程中感应电流导致其接地保护动作。该报告详细分析了事件原因及处理方案。

关键字：给水泵启动；接地保护；零序CT；屏蔽接地；

1. 事 件 描 述

2013年2月26日，某电厂1号机启动#2电动主给水泵，凝结水净化系统上位机出现“#3泵故障”和 “#2泵故障”报警，正在运行的#3凝结水净化泵跳闸，#2凝结水净化泵当时处于热备用状态。#2、#3泵上游配电盘均出现“接地故障”报警。27日启动#3电动主给水泵时，出现相同的情况。维修人员现场检查开关本体正常，测量下游电缆绝缘正常，未发现其它保护动作。

2. 事 件分 析

2.1背景介绍

该电厂厂用电由两台厂用变压器提供，电压等级为6.6kV，中性点不接地。#2、#3电动主给水泵上游分别由LGF0201/0301（6.6kV配电间隔）供电，#2、#3凝结水净化泵分别由LGE0702/0701供电，LGE与LGF位于同一房间，并排放置距离很近，6.6kV动力电缆通过同一个电缆桥架送至下游负荷。

LGE0702/0701间隔配置有单相接地保护，单相接地保护以动力电缆中的零序电流（取自零序电流互感器）作为判据。定值为零序电流大于2A时接地保护延时3S动作于报警。根据事件分析#3凝结水净化泵跳闸与其电源间隔的接地故障报警有关系。检查电源间隔微机保护装置中单相接地保护出口设置确为报警，试验验证单独接地保护动作不会导致跳闸。

2.2接地保护报警信号引起跳闸分析

6.6kV配电盘间隔内配置有故障报警继电器001XK，配电盘正常运行时，报警继电器励磁001XK，报警指示灯熄灭。接地保护动作后，综保装置常闭节点打开，报警继电器001XK失磁,故障灯点亮；同时001XK-3、11接点送至凝结水净化系统上位机（PLC）。故障信号作为一个DI点PTTJ（保护停止命令）输入ATE上位机的PLC模块参与逻辑运算，查看PLC逻辑图（见图1），该DI点与其它停止信号通过或门及延时模块产生TRIP信号，跳开上游电源开关。

图1：凝结水净化泵控制逻辑图

根据分析可知“接地故障”报警产生后，凝结水净化系统上位机就会发出净化泵停运的信号。根据定值设置，接地故障报警应该在满足保护定值后3S发出，即在主给水泵启动3S 后凝结水净化泵跳闸。查询后台日志记录，与分析结果相符。

中性点不接地系统允许单相接地情况下短时运行，配电间隔单相接地保护动作出口设置为仅报警，但是凝结水净化系统逻辑设置中却将该报警信号作为故障信号使用，导致#3凝结水净化泵跳闸。该问题为系统设计问题，如果其它的凝结水净化泵运行会出现相同的跳闸结果。

2.3接地保护动作原因分析

该电厂6.6kV配电系统单相接地保护是通过判断零序电流实现的，首次跳泵后对下游电缆绝缘情况进行检查，绝缘情况良好，并不存在真实接地单相接地的情况。检查零序CT二次回路未发现异常，接线状态良好。

考虑是在大大电动机启动时接地保护动作，怀疑是由于电磁干扰导致。进一步检查LGE0701/0702间隔动力电缆的屏蔽层，发现屏蔽层接地存在问题。电缆屏蔽层接地线穿过零序CT后接地，接线方式示意图见图2。

图2.现场电缆屏蔽层接地 图3.电缆屏蔽层的正确接法

根据《电气装置安装工程质量检验及评定规程》要求：当电缆穿过零序电流互感器时，电缆头的接地线应通过零序电流互感器后接地；由电缆头至穿过零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘。（见图4）

按照现场的接地形式，当主给水泵启动时其感应电流会通过接地线流过LGE0701/0702间隔的零序CT（见图4），而由于主给水泵电机功率大，启动电流可以达到4000A以上，感应电流大于凝结水净化泵间隔接地保护定值2A，导致接地保护动作。

图4.错误接线的影响

凝结水净化泵上游电源间隔动力电缆安装过程中，屏蔽层接地线错误的穿过零序CT， 导致主给水泵启动时感应电流流过零序CT，微机保护装置采集到零序电流接地保护动作。检查其它的凝结水净化泵电源间隔存在相同的问题，所以备用泵间隔也产生了“接地故障”报警。

2.4问题处理及验证

接线错误及逻辑设计错误两个问题叠加引起了电机跳闸。确定事件原因后首先将凝结水净化泵电源间隔电缆屏蔽层接地错误修正。改正接线后多次启动#2、#3主给水泵，未再次出现接地保护动作引起跳闸情况。另外，凝结水净化系统中逻辑模块设计存在缺陷需对逻辑模块进行优化。

3. 结论

本次事件根本原因为设备安装过程中承包单位未按照规范施工电缆屏蔽层接地方式错误，导致设备运行过程中受到邻近设备启动过程中感应电流的影响误跳闸。此次事件发生后电厂维修人员安排对所有6.6kV配电间隔电缆屏蔽层接地进行反馈检查，同时梳理相关类似系统控制逻辑，对发现的问题进行处理，排除了设备运行隐患。

参考文献： 

[1] 鄢利等 电气装置安装工程质量检验及评定规程.北京：国电电力研究所，2002年。

作者简介：

张衡（1987—），男 ，学士，工程师 ，现从事继电保护工作。