摘要：本文选取了大型LNG工厂生产活动中出现的若干典型电气问题进行描述，通过客观的分析研究，提出了解决这些问题的具体措施，最后说明了采取这些具体措施后的效果。为广大电气从业人员提供了一些快速有效解决LNG工厂生产活动中遇到的若干电气问题的思路。
关键词：LNG工厂；电气问题；处理对策
1、引言
电气设备在工厂的正常生产和运营中发挥着非常重要的作用[1]。大型现代化LNG工厂中由于生产的特殊性，一旦失电有可能造成设备瘫痪、严重威胁人身安全、甚至演变成影响社会稳定的重大安全事件。并且工厂电气设备覆盖范围广泛、数量众多，这些电气设备在运行过程中总会出现一些影响企业安全、稳定、经济运行的问题，并且很多问题具有突发性、意外性的特征，如何快速有效的解决这些问题，确保安全、可靠、优质供电，成为大型工业企业电气从业人员面临的挑战[2]。本文选取了陕西液化天然气投资发展有限公司杨凌LNG工厂实际生产活动中遇到的几个典型电气问题来研究，提出了相应的解决办法，希望能起到抛砖引玉的效果。
2、我厂电气系统简述
我厂电气系统由以下几个部分组成：
（1）总变电站302A：包括1套GIS、2台主变、12台10KV开关柜(其中4台10KV电容柜）、二次设备（包括线路监测保护设备、主变监测保护控制设备、110KV备自投、故障录波装置、电能计量设备、交直流一体化电源等）、后台监控设备。
（2）高压配电所302B：包括10KV开关柜30面、变频器变压器、TMdrive-XL85变频器，原料气压缩机软启动设备等。
（3）低压变（配）电所301：包括3台10KV干式变压器、低压无功补偿装置、低压配电柜若干。
（4）厂区各高压电气设备和低压电气设备：包括MR压缩机电机、原料气压缩机电机等11台10KV高压电机、低压电机和电加热器若干。
10Kv母线电压质量和380V母线电压质量都合格。
（2）故障过程描述：
2015年5月1日13:41:51左右，302A突然全站失压，故障发生后302A总变电站后台监控画面报文如下：
2015-05-01 13:41:51.959 1#主变风冷箱常用电源故障告警
2015-05-01 13:41:51.963 1#主变低后备低压进线101由合闸变为分闸
2015-05-01 13:41:51.965 1#主变风冷消失告警
2015-05-01 13:41:51.967 2#主变低后备低压进线102由合闸变为分闸
2015-05-01 13:41:51.967 2#主变风冷消失告警
2015-05-01 13:41:52.031 1199燃永一线由合闸变为分闸
2015-05-01 13:41:52.033 1#主变风冷箱常用电源故障告警
2015-05-01 13:41:52.031 1198燃永二线由合闸变为分闸
2015-05-01 13:41:52.040 2#主变风冷箱备用电源故障告警
2015-05-01 13:41:52.194 1199燃永一线HWJ合位继电器由合闸变为分闸
2015-05-01 13:41:52.194 1198燃永二线HWJ合位继电器由合闸变为分闸,之后302A总变电站后台监控一直显示1#主变、2#主变风冷箱常用和备用电源故障。
（3）故障导致结果：导致全厂市电突然中断。
3.2故障二：启动原料气压缩机过程中，302B高压配电柜室原料气压缩机馈线柜AH08柜140开关跳闸，启动失败。
（1）故障前设备运行方式及部分运行参数:
故障前140开关处于运行状态，原料气压缩机处于启动过程中。
综保型号：NSR661RF-D
综保参数设置：
CT一次额定值：1000A CT二次额定值：1A CT变比：1000
PT一次额定电压：10Kv PT二次额定电压：100v
额定电流：0.630A 过流Ⅰ段定值：10.5A 过流Ⅰ段时限：0S
过流Ⅱ段定值：0.82A 过流Ⅱ段时限：10S 过负荷定值：0.82A
过负荷时限：50S 负序过流Ⅰ段定值：0.630A
负序过流Ⅰ段时限：2S 过流Ⅰ段：投入 过流Ⅱ段：投入
过负荷：投入 负序过流Ⅰ段：投入 过负荷跳闸：投入
控制回路断线报警：投入 弹簧未储能告警：投入 母线PT断线告警：投入
开关柜参数：
型号：KYN28A-12 额定电压：10Kv 额定开断电流：40Ka
4S热稳定电流：40Ka 额定电流：1250A 动稳定电流：100Ka
电机参数：
额定功率：9300Kw 型号：ICR-CHCNWXP 额定电压：10000V 额定电流：613A 额定频率：50Hz 额定转速：1470 额定功率因数：0.91
（1）故障过程描述：2016年7月20日01:16:10现场按下原料气压缩机软启动装置启动按钮，电机开始启动，20S后140开关跳闸,原料气压缩机失去电源，电机自由运转后停车。
（2）故障导致结果：原料气压缩机启动失败。
3.3故障三：301低压 变（配）电所进线Ⅰ开关1QF合闸失败。
图2：我厂低压变（配）电所301进线电源示意图
（1）故障前设备运行方式及部分运行参数:
301低压变（配）电所进线Ⅰ开关1QF处于热备用状态，母联开关3QF处于检修状态，进线Ⅱ开关2QF处于运行状态。进线电压质量都合格，进线Ⅱ开关2QF电流为800A。进线Ⅰ开关1QF、进线Ⅱ开关2QF与母联开关3QF型号均为ME09M33W50+M-Pro S07，开关参数设置均正确，额定电流为4000A。进线Ⅰ开关1QF所处的1#进线柜上的手动/自动转换开关SA1打在手动位置。
（2）故障过程描述：
2016年2月26日下午17:30分，在低压变（配）电所301进线Ⅰ开关柜通过合闸按钮SB1合闸，1QF开关无反应，不能合闸。1分钟后再次合闸，开关无反应，还是不能合闸。
（3）故障导致结果：
延长检修时间，导致不能按时供电，影响下游生产活动。
4、故障分析
4.1故障一分析：
故障发生后302A总变电站后台监控画面最先显示主变风冷消失，接着三侧开关跳闸，再显示风冷故障。
（1）根据以上显示初步判断主变风冷消失有很大可能是导致此次事故的直接原因。
（2）经现场察看，主变风冷电源来自302A总变电站二次设备间
交直流一体化电源的交流馈线开关Ⅰ段交流（常用）K108、K109和Ⅱ段交流（备用）K208、K209，此馈线开关事故前后处均于合闸位置。交直流一体化电源装置担负总变电站302A和高压配电室302B的所有二次设备、照明、通风以及主变风冷的供电任务，交直流一体化电源装置有2路交流进线开关，一路常用电源，来自低压变（配）电所301MCC105，一路备用电源，来自低压变（配）电所301MCC205。
（3）进一步察看，交直流一体化电源装置的2路交流进线开关(处于302A)中常用电源进线开关处于合闸位置，备用电源进线开关处于分闸位置。经调查，事故发生前有人在低压变（配）电所301操作了向302A总变电站二次设备间交直流一体化电源装置供电的MCC105低压配电开关，并且操作后一直没有恢复。
（4）现场查阅主变风冷图纸，由图3和图4可知，1L6与AN为风冷常用电源，2L6与BN为风冷备用电源，风冷电源是否消失由接触器KMA和KMB的常闭辅助触点组成的串联电路来输出。假设在失电前，常用电源和备用电源都正常，突然风冷常用电源和备用电源同时
图3：主变风冷控制图（部分）
失电，则时间继电器KT1、KT2线圈立即失电，其常开辅助触点KT1和KT2也会立即断开，接触器KMA和KMB的线圈立即失电，则38、39端子之间的状态立即会由原来的分断变为接通，把电源消失信号作为非电量传送到主变保护屏上的变压器本体保护及操作箱，本体保护会立即发出跳闸指令，导致全站失压。
(5)分析结论：
变压器风冷消失跳闸回路是变压器冷却系统控制回路的一部分。其主要作用就是在变压器无冷却器运行时，利用二次回路控制，自动将主变压器退出运行，以防止变压器运行在极限温度以上，从而保护变压器[3]。
主变风冷电源消失导是致此次事故发生的直接原因。另外还有其它几点间接原因如下：
①302A总变电站二次设备间交直流一体化电源装置的交流进线开关只有常用电源投入，备用电源没有可靠投入备用运行状态，导致发生事故的概率增大一倍。
②低压变（配）电所301的人为操作没有及时通知总变电站302A的值班人员，导致值班人员不知情，没有采取任何防止事故发生的措施。
③主变风冷消失作为变压器的非电量保护，一旦保护动作，会导致全站失压，这一情况当事值班人员没有搞清楚和予以重视，没有采取预防措施，也增加事故发生的概率。
图4：主变风冷状态输出图（部分）
4.2故障二分析：
故障发生后，现场人员立即去302B高压配电柜室查看原料气压缩机馈线柜AH08上的电机综合保护装置，综保显示画面如图5：
由此可知，140开关在2016年7月20日01:16:31:246过流Ⅱ段跳闸动作，过流Ⅱ段的时间设置为10000ms，过流Ⅱ段动作时的电流为 。初步判断，过流Ⅱ段电流设置太小导致140开关跳闸。
图5：140开关跳闸动作记录图
（1）查阅综保其它参数设置，基本参数如电机额定电流、CT、PT等参数设置均与实际相符。
（2）过流Ⅰ段为瞬时电流速断保护，过流Ⅱ段为限时电流速断保护。瞬时电流速断保护的作用是快速切除设备和线路故障。限时电流速断保护的作用是快速切除本线瞬时电流速断保护范围外的故障，要求动作时间尽量短[4]。电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，一般没有时限。电流速断保护与限时电流速断保护配合，构成一条线路的主保护。过负荷电流的整定只要整定值能躲过最大负荷电流就行，一般取额定电流的1.1~1.3倍。
过流Ⅰ段、过流Ⅱ段、过负荷按动作电流和时间的不同把线路及电机的保护分成三个保护段，组成了一个科学严密的保护系统，确保线路及电机安全运行。
（3）电机综合保护装置上的过流Ⅰ段、过流Ⅱ段、过负荷整定参数为：过流Ⅰ段定值10.5A ， 过流Ⅰ段时限0S ，过流Ⅱ段定值0.82A ，过流Ⅱ段时限10S ， 过负荷定值0.82A ， 过负荷时限50S 。电机额定电流为630A，过负荷定值为0.82A，考虑到CT变比为1000，所以过负荷定值一次值为820A，约为额定电流的1.3倍，考虑到大电机的启动时间，过负荷时限定值为50S，过负荷电流和时间定值是满足实际要求的。过流Ⅰ段定值10.5A ，考虑到CT变比为1000，所以过流Ⅰ段定值一次值为10500A，约为额定电流的16.7倍，过流Ⅰ段时间0S，过流Ⅰ段电流和时间定值是满足实际要求的。过流Ⅱ段定值0.82A ，考虑到CT变比为1000，所以过流Ⅱ段定值一次值为820A，约为额定电流的1.3倍，过流Ⅱ段时限10S ，根据以上分析，过流Ⅱ段电流和时间定值是不满足实际要求的。
（4）分析结论：电机在启动过程中，启动电流10S内持续超过了820A，过流Ⅱ段电流定值为0.82A，过流Ⅱ段时限10S，躲不过电机启动电流，不能达到限时电流速断保护的要求。
4.3故障三分析：
故障发生后，现场人员开始检查电气线路，因为故障是1QF不能合闸，所以应从1QF的合闸回路查起。
（1）由图6可知，1QF由UPS提供控制电源，用万用表测量UPS-L和UPS-N之间电压，万用表指示为220V。说明UPS电源正常。
（2）用万用表测量101和UPS-N之间电压，万用表指示为220V，说明FU6保险完好。
（3）用万用表测量103和UPS-N之间电压，万用表指示为0V；按下SB1按钮，用万通表测量103和UPS-N之间电压，万用表指示为220V。说明手动合闸按钮SB1能可靠工作。
（4）按下SB1按钮，万用表测量105和UPS-N之间电压、107和UPS-N之间电压均为220V，说明辅助接点K1和手动/自动转换开
图6：我厂301低压变（配）电所进线Ⅰ开关1QF控制回路图
关SA1是完好的。107与UPS-N之间有220V电压，但不能合闸。问题锁定在1QF合闸线圈断路或者2QF、3QF中的任何一个都辅助接点都不在闭合位置。单独测量合闸线圈电阻，合闸线圈电阻并不是接近无穷大，所以排除合闸线圈断路的情况。
（5）经现场进一步察看，进线Ⅱ开关2QF处于运行状态，母联断路器位置为检修状态，尽管母联断路器3QF未合闸，但是其分闸位置的状态不能通过3QF的辅助接点来传递信号到电路中，1QF的合闸回路检测不到3QF辅助接点的闭合状态，所以1QF不能合闸。
（6）分析结论：母联断路器3QF处于检修状态，其分闸状态不能被1QF的合闸回路检测到，所以1QF不能合闸。
5、故障处理对策与效果
5.1故障一处理对策：
摘除变压器保护屏上的风冷消失硬压板。
效果：再次投运全站设备后，在302A断开交直流一体化电源装置的2路交流进线开关，风冷消失持续二十分钟但是没有再次发生全站失压的情况，设备运行良好。故障排除。同时要求值班人员密切关注站用电源情况，一旦电源消失要及时处理。
5.2故障二处理对策：
经与设计单位沟通后，重新整定过流Ⅱ段，过流Ⅱ段定值9.6A ，过流Ⅱ段时限0.5S。
效果：再次启动原料气压缩机，设备一次启动成功。故障排除。
5.3故障三处理对策：
把母联开关3QF摇到热备用状态。
效果：再次在低压变（配）电所301进线Ⅰ开关柜通过合闸按钮SB1合闸，1QF顺利合闸，故障排除。
6、结束语
本文选取了大型现代化LNG工厂中关于110Kv变压器保护、高压电机保护、低压母联开关与进线开关闭锁三个方面在实际运行中出现的典型电气问题进行研究、分析并提出处理对策，为LNG工厂电气从业人员提供消除隐患、解决问题的一些思路，对于提升LNG工厂电气工作的管理水平，保证企业安全、平稳运行有值得借鉴的经验。
参考文献：
[1]李才华.工厂电气设备维护与管理的研究[J].中国新技术新产品，2016，09（下）：138-139
[2]申泽渊.大型钢铁企业供电系统的暂态稳定分析与控制策略[D].北京：华北电力大学，2014
[3]王宏涛，车靖阳.某变电站2号主变风冷全停跳闸分析[J].科技专论，2012，20：292
[4]仝循虹.浅谈三段式电流保护[J].科学之友，2011，11：13-14
作者简介：
贾飞（1986-），男，陕西渭南人，助理工程师，主要从事工厂电气工程建设与技术管理工作.
吕超（1986-），男，陕西西安人，助理工程师，主要从事新能源电站工程建设与技术管理工作.
论文作者:贾飞1, 吕超2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/22
标签：过流论文; 电源论文; 电流论文; 故障论文; 低压论文; 电机论文; 时限论文; 《电力设备》2018年第18期论文;