通信干扰造成的电机自启动故障分析

2018-10-24林湧

机电信息 2018年30期

林湧

（中海油东方石化有限责任公司，海南东方572600）

0 引言

我公司主装置区低压柜电动机回路选用上海华建公司的LM310+系列微机电动机保护监控装置和配套后台组成低压MCC控制监控系统。在运行中发现个别电动机在无人操作下出现自行启动现象，对生产造成了很大影响，带来了设备和人身安全隐患，据此进行了综合排查和分析。

1 概述

1.1 保护监控装置介绍

LM310+系列微机电动机保护监控装置作为低压电动机馈线端保护、监测和控制的智能化综合装置，其对电动机在启动和运行中发生的过载、启动超时、断相、电流不平衡、堵转、漏电、单相接地和外部故障等予以保护。同时与后台结合还能提供操作运行记录、启动记录、故障跳闸记录、开关量变位记录等信息，为现代化的设备管理和事故分析带来了很大的方便。其总线通信功能可以同DCS的服务器或工作站进行数据交换，通信规约为Modbus RTU。

1.2 控制功能

LM310+系列微机电动机保护监控装置在电动机运行过程中对采集的模拟量和开关量进行运算处理和逻辑判断，可实现多种控制功能。

网络遥控功能：得到授权人员，对输出继电器R1、R3可以使用指令进行网络遥控软操作，R1为分闸继电器，R3为合闸继电器。

开关量输入控制：设定开关量S4、S5具有开关量操作功能，合闸按钮接入S4，当S4被短接时动作于R3，分闸按钮接入S5，当S5被短接时动作于R1。

1.3 装置接线

根据工艺设计要求，我厂电动机启动可实现两地控制（图1），既可通过操作柱现场控制启动，也可通过远控装置（DCS控制即图中KZ2）启动。而保护监控装置RS485通信使用屏蔽双绞线连接，总线连接方式。

由图1可知，KZ2远控点接入开入量S4点实现远控启动功能；同一类型装置RS485通信接线采用并联接线方式，一对485双绞线可带30个回路左右接至低压通信后台。

2 电动机自启现象

2014年2月，我公司风机备用润滑油泵B101A-RHB（AA407-5）、B101B-RHA（AA407-2）自启动，使得主备两台润滑油泵同时工作。值班人员反映并无人员进行启动操作。

图1 电动机两地控制原理图

2.1 事故排查过程

根据现场接线与保护监控装置可知，电动机启动方式有：现场操作柱启动、远程DCS通过S4启动、网络通信启动。根据事故现象以及值班人员反馈，可排除现场操作柱启动，那么是否是由于DCS远程启动呢？根据保护监控装置提供的事件记录功能，查询为S4点仪表自控启动，即仪表DCS远控点接入启动。通知仪表查找发启动信号的事件记录，DCS系统没有任何启动记录，我们一头雾水，难道是仪表自控执行元件或者直启连接电缆发生故障了？带着这些疑问，在排查中又发现气压机油箱加热器C301-YR2（AA410-4）、排烟风机也有自启现象，保护监控装置启动记录均显示为S4点电仪联锁启动。加热器根据设计要求已取消远程DCS控制功能，并且远控S4端子也没有外部连接电缆接线，由此调整排查思路，初步断定由保护器通信自控异常引起的误启可能性最大。经检测发现，C301-YR2的电动机保护器COM端子带有220 V交流电压，而装置工作电压为24 V DC，测量其他链路的通信线电压均在40～60 V之间，唯独此链路的通信线RS485电压为220 V，此链路上共有7面低压柜，发生误自启动的回路也均在此通信链路上。就此现象咨询上海华建厂家技术人员，得知此型保护监控装置设计的RS485通信线负端与开入量公共端COM在内部是连通共用的，据此重点排查此链路上各回路的COM端和通信线电压（图2）。

2.2 事故原因分析

综保通信线电压由何而来？针对此问题，对此通信链路上的抽屉回路逐一排查，发现油气干空冷0209-EA-317B（AA416-5）抽屉拉出后，此链路上各回路RS485通信线交流电压消失，最后查明此回路由于厂家二次回路配线错误，导致交流220 V电源引入了保护器的开入量COM端子，进而又通过保护器的RS485通信线传递到整个链路回路中。

由于RS485通信接线采用总线并联接入，此链路上共有7面柜共用同一通信线，至此对7面柜装有电动机保护器的近30个回路造成干扰，引起保护器误动自启电机。

（1）开关量输入回路本应为无源节点，由于COM带有220 V交流电压扰动，导致开入量输入节点识别紊乱，出现S4节点偶然识别为闭合，经合闸继电器R3，导致误自启，表观记录为S4仪表自控启动的假象。

（2）RS485接口采用屏蔽双绞线传输，采用差分信号负逻辑：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2～6）V表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（2～6）V表示。RS485通信接口AB线电压过高，对网络通信具有干扰性，而保护监控装置具有网络控制功能，此强电干扰也会造成电机误自启，出现S4启动记录的假象。

排除此接线错误后，此通信链路通信线及各保护器COM端交流电源消失，再无电机回路误自启现象发生，原通信数据包丢失的现象也随之消失。