南水北调台儿庄泵站设备保护误动作分析

任庆旺，吕晓理，陈 伟

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109）

台儿庄泵站工程为南水北调东线工程大型调水泵站，位于山东省枣庄市境内，其主要任务是抽引骆马湖来水通过韩庄运河向北输送，以实现南水北调东线工程向北调水的目的，结合排涝并改善韩庄运河的航运条件。台儿庄泵站为大（1）型泵站，工程等别为Ⅰ等，共设5套水泵机组，4用1备，总装机容量1.2万kW。在南水北调大型调水泵站中，主设备保护是泵站设备的重要组成部分，也是泵站主设备安全稳定运行的可靠保障。本文针对南水北调东线台儿庄泵站因保护中电气回路接线不规范、保护逻辑程序设计不合理所引起的两起保护误动作典型事件进行分析。

1 变压器温度保护误动作事件分析

1.1 事故经过

2015年5月6日，台儿庄泵站机组正常运行中。17时30分，正常运行的2#主变压器进出线两侧断路器突然跳闸，变压器切出，停止运行，后台显示“2#主变开关箱定子温度过高”报警信息。

1.2 运行情况

1）气象条件。当天天气为小到中雨，有雷电发生，这种气象极容易引起高压电气设备、各类线缆等的绝缘能力降低。2）运行情况。通过询问现场运行值班人员，事故发生前，主变压器运行一切正常，且无运行工况调整及设备投切等操作。

1.3 现场检查

1）现场温度仪表及变压器检查。变压器本体所装设温度测量保护仪表温度保护整定值为105℃，变压器运行最高温度为48℃，未达到保护上限值。事故发生后，现场人员采用红外测温仪对变压器本体温度及时进行了测量，本体温度为43.9℃，无明显异常。2）后台及保护检查。后台保护动作信息为“2#主变开关箱定子温度过高”，但调阅事故发生时变压器组运行情况，其运行温度为46.96℃，未超过保护上限值。保护装置显示“主变温度过高保护动作”，动作出口K707、K907。3）保护仪表信号线缆检查。经测量，现场保护仪表信号线缆出口有报警信号输出，解除电缆后，测量保护仪表信号输出端子，无报警信号输出。由此发现，保护仪表信号线缆存在问题。单独测量信号线缆，发现信号线缆各线芯之间存在短路，导致温度保护回路导通，输出“主变温度过高”信号。

1.4 保护误动作原因分析

根据上述现场检查情况，主要原因为现场温度测量保护仪表信号输出电缆线芯间短路，导致保护装置接收错误信号，触发保护动作。经进一步检查，现场温度测量保护仪表XMT信号输出电缆中间存在接头，设备安装施工期间，仅采用绝缘胶带进行了简单处理。经长时间运行，电缆护管老化损坏，电缆接头处绝缘胶带亦老化失效，加之事故发生时，天气为小到中雨，雨水顺着破损的电缆护管流到电缆接头处，导致接头处线缆线芯之间发生短路，保护装置P632接收到错误的保护信号，立即出发保护动作，开关控制柜跳闸回路闭合，断路器跳闸，1#主变切出，后台系统显示保护报警、断路器动作信息。

2 电机温度过高误报警事件分析

2.1 事故经过

2015年4月27日，台儿庄泵站机组正常运行中。9时36分18秒，正常运行的3#主电动机突然跳闸，停止运行，后台显示“3#机组电机轴瓦温度过高（跳闸）75℃”报警信息。

2.2 运行情况

1）机组运行工况。事故发生前，主电机电源电压为10.67kV，定子A相电流为77.2A，B相电流为77.0A，C相电流为76.0A，励磁电压为125V，励磁电流为150.8A，电机运行功率为1308kW。主电动机运行电压、电流及功率均未超额定值。2）运行情况。通过询问现场运行值班人员，事故发生前，3#主电动机运行一切正常，且无运行工况调整等操作。3）负载情况。事故发生前，泵站进水池水位为22.72m，出水池水位为25.05m，水泵机组扬程为2.33m，流量为31.4m3/s，扬程、流量均无明显波动。

2.3 现场检查

1）后台检查。后台保护动作信息为“3#机组电机轴瓦温度过高（跳闸）75℃”，调阅事故发生前后3#主电动机轴瓦温度数据，推力瓦6在事故发生时，出现温度增大突变，温度值为98℃，随即恢复正常温度，其余测点温度正常。2）保护检查。保护装置指示灯LED8亮，显示“机组冷却水中断、失步、温度过高保护动作”。3）温度传感器及信号线缆检查。经检查发现，主电动机本体温度测量端子箱处，对应推力瓦6温度测点的端子紧固螺丝存在松动，在人员触动温度信号传输电缆时，温度巡检仪信号入口处温度信号存在波动。

2.4 保护误动作原因分析

1）主要原因。主电动机温度测量回路中，自主电机本体温度测量端子箱至温度巡检仪之间的线缆为单股多芯硬铜线，该线缆直接采用普通端子排压接，属于硬连接，机组长时间运行，其震动造成个别端子排压接螺丝松动，温度信号电缆与端子排接触电阻产生增大突变，导致温度测量信号传输整条线路电阻增大，温度巡检仪测得该测点温度值产生增大突变值，输出给LCU柜，LCU柜根据温度增大突变值进行逻辑判断，触发了机组温度高保护，导致机组跳闸。

2）次要原因。主电机温度保护逻辑判断设置存在一定缺陷，无容错设计。主电动机共设有12个定子温度测点，所有测点数据在保护逻辑判断设置中，均为单独监控、判断和发出报警或动作，测点之间为或逻辑关系，而不是与逻辑关系，单独一个测点发生问题就会触发后台保护动作。

3 防止保护误动作建议

1）先行对主变压器现场温度测量保护仪表XMT信号输出电缆中间接头处进行有效的绝缘处理，保证设备正常运行。在设备停运检修期间，及时将存在中间接头的现场温度测量保护仪表XMT信号输出电缆更换为整根电缆，彻底消除发生类似误动作事件的隐患。

2）设备日常维修养护中，应定期对主电动机温度信号测量回路（尤其是电阻式温度传感器）端子进行检查，紧固端子螺丝，确保整个测量回路电阻值在规定范围内。对主电动机本体温度测量端子箱处电缆连接方式进行改进，将硬连接改为软连接，防止由于机组运行震动，导致端子紧固螺丝松动，引发温度保护误动作。

3）优化主电动机温度保护逻辑判断设置，将单点单次判断模式，优化为多点连续判断模式，提高温度保护的容错性、可靠性。

4）年度电气设备预防性试验期间，对设备保护、测量、控制等回路中的电缆进行电阻、线芯间绝缘等检查。