摘要：海上石油平台电网属于有限源容量小电网，在大电机等大型负荷冲击时容易引起事故，本文通过一起某海上石油平台大电机启动时导致平台失电事故，分析引起事故原因，并对引起事故的继电保护整定提出优化方案，避免类似事故发生。
关键词：海上石油平台；继电保护；大电机启动
一、事件简述
某海上平台为井口平台（以下简称A平台），不设置主电站，主电源通过海底电缆来自B平台，以下为A和B平台供电系统简图：
图1 A和B平台供电简图
A和B平台的供电方式参见图1，B平台35KV系统通过一台35/10.5KV 8000KVA变压器，经海底电缆供电至A平台，A平台通过海底电缆接线箱，分为两段10.5KV系统，图1左边一段是原老平台10.5KV系统，设置有三台变压器，其中一台是10.5/3.3KV 2000KVA变压器，所带负荷为中压电机负荷，另外两台变压器是10.5/0.4KV 2000KVA变压器，给低压负荷供电；图1右边一段是改造后外挂平台的10.5KV系统，设置有一台10.5/0.4KV 2000KVA变压器，给低压负荷供电，另外10.5KV设置一台1250KW注水泵大电机，正常启动是软启动。从图1可以看出，A平台这种老井口平台，系统改造较大，且开关编号相同，极易引起混淆。
在A平台外挂改造完成之后，启动1250KW注水泵电机，数秒后，B平台过流保护报警并跳闸，35KV VCB412开关的P127综保有过流报警并有跳闸输出信号，VCB41记录冲击电流154.7A，具体报警信息如下图2：
图2 VCB412开关的P127报警信息
二、事故分析
A停电后，迅速组织故障排查，由于是变压器过流保护报警，首先检查变压器、线路等电气一次设备，检查结果均显示一切正常，因此怀疑本次事故是单纯继保设置问题，以下是相关继保定值及排查过程。
调取相关开关的继保定值及相关参数，如下表1：
表1 继保定值及参数
B平台VCB412配置有两段电流保护，短延时过电流1.25A，折合35KV为250A，2.3s跳闸，长延时过电流作为变压器过负荷保护，设置为0.73A，折合35KV为146A，10s跳闸。
B平台VCB423作为变压器下口开关，设置有短延时速断和过电流保护，短延时速断折合35KV为708A，0.6s跳闸，过流保护折合35KV为249A，2.3s跳闸。
A平台外挂进线开关VCB1设置过电流保护，折合35KV为312A，2s跳闸。
A平台老系统进线开关VCB1设置过电流保护，折合35KV为270A，2s跳闸。
从报警信息可知，实际事故电流是154.7A，触发B平台VCB412过负荷保护（146A），引起跳闸，平台其余开关定值均大于事故电流，且上下级互相配合，因此没有触发。
从上述分析可知，是变压器过负荷保护定值问题导致此次大电机启动事故，变压器过负荷整定，主要集中两个问题：要不要设置过负荷和过负荷时间及动作跳闸还是报警。
下面分析变压器过负荷保护是否合理，首先过负荷保护是必须设置的，参见GBT50062-2008 电力装置的继电保护和自动装置设计规范“4.0.15 容量在0.4MVA及以上并列运行的变压器或作为其他负荷备用电源的单独运行的变压器，应装设过负荷保护”。在本条规范里面同样说明过负荷保护的动作信号是报警还是跳闸，要求为“在无经常值班人员的变电站，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷”。
下面分析保护定值计算是否合理，根据变压器保护整定公式[1]：
其中：
：接线系数，此处取1；
：返回系数，一般取0.85~0.9；
：变压器高压侧额定电流，A；
：CT变比。
变压器额定电流
=132A，经上述公式计算，整定值一次为：146~155A，因此设置的过负荷定值符合要求。过负荷跳闸时间规定“保护装置的动作时间一般定时限为9~15s”，现定值设置为10s，也在规定之内，但是规定有一条括号内备注“应躲过允许的短时工作过负荷时间，如电动机启动或自启动时间”，而过负荷定值恰恰是忽略此条规定，并没有躲过电机启动时间，引起过负荷跳闸。
三、结论及改进
通过上述分析，引起本次事故的原因是变压器继保定值问题，主要是变压器过负荷定值设置时间不合理，没有躲过电机启动时间。对于事故的改进措施如下
1）修改过负荷保护时间定值，按照大电机启动实际时间计算，本文建议躲过软起最长时间30s设置；
2）过负荷保护建议设置为报警，因为变压器都带有温控器保护，在一定的过载时间内，可以通过人为干预解决过负荷问题；
3）选用合理的软启动装置，本文事故电流推算到电机侧，发现电机启动电流达到额定电流的4.5倍左右，软起效果不明显，对于海上平台这种有限源电网，造成压降持续偏大，启动困难，线路等设备长时间过载；
4）建议平台供电变压器容量与下级大电机的容量要匹配，避免启动电机造成变压器严重过载或平台压降过大，启动转矩不够而堵转事故。
四、结束语
综上所述，海上石油平台电网属于有限源容量小电网[2]，在大电机等大型负荷冲击时容易引起事故，为避免类似事故发生，应重点做好继电保护整定核查工作，并在设计时对变压器容量和电机进行匹配设计，电机软启动装置选型要选择合理启动方式，减少启动电流对系统冲击。
参考文献：
[1]任元会.工业与民用配电设计手册[M].中国电力出版社，2005.
[2]李鹏.微网技术应用与分析[J].电力系统自动化.2009（20）.
论文作者:唐浩1,吕应刚2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/13
标签：负荷论文; 变压器论文; 平台论文; 电机论文; 事故论文; 电流论文; 定值论文; 《电力设备》2018年第3期论文;