故障现象

某日，方大特钢10000Nm3/h制氧机组1#分子筛电加热器加温120分钟时，突然出现1#电加热器停止加热、工艺氩泵停机故障，经检查，1#配电变压器失电、停止工作，其高压侧微机综合保护装置动作、跳闸。

实际上，制氧机组配套氮透A/B油泵、氧透A/B油泵、UPS供电电源均进行了自动切换，氧透油站、空压机油站的排烟机亦停止了工作，只是由于供电系统虽为双电源供电、控制电路不具备备自投功能，但生产设备在DCS上却具备自动切投功能,这些回路的失电未对整个制氧机运行造成大的影响。

10000Nm3/h制氧机配置了两台S9-1600/6型（1600KVA 6KV/0.4KV、）配电变压器，为制氧机组各回路（含照明系统）提供低压电，图一为10000Nm3/h制氧机1#配电变压器供电框图，2#配电变压器供电与1#配电变压器类似（2#6KV电源来自动力114K路），整套机组的高、低压电源均设有母联柜，母联柜正常运行时是断开的、分列运行；异常、检修时，高压或低压电源可以在线并倒，任何一路高压或低压电源都可以承担全部的运行负荷。

图一1#变压器供电框图

图一中，QF1为1#配电变压器高压侧断路器，该断路器配微机综保装置；QF2为1#配电变压器低压侧断路器，QF3为1#电加热器低压断路器，QF2、QF3均为ABB低压断路器。从框图中可以看到，每一回路都配置了断路器，1#电加热器发生短路故障时越过2级低压断路器、引起1#配电变压器高压侧断路器跳闸，这是很不正常的。

由于越级跳闸，1#配电变压器的高、低侧同时经历了大短路电流的冲击，影响到1#配电变压器的安全，本例中，1#配电变压器低压侧的直流电阻就由于这次冲击后检测到直阻已超标（5个月前已周检过合格），1#配电变压器被迫抽芯检修。为了避免这一现象的再次出现，组织相关了技术人员对其进行了认真分析、整改。

故障分析

1.QF1高压断路器状态分析

QF1配微机综合保护装置为长沙华能DMP-310B2型，过流整定值为6.7A/5S，速断整定值为30A/0S，电流互感器的变比为150/5。调出跳闸时综保上的记录，显示为速断跳闸，速断电流值为32A，微机综合保护装置动作是正确的。此时，变压器高压侧相当承受了32×150/5=960A的短路电流、低压侧相当承受了960×2309/154≈14394A短路电流（1#配电变压器的额定电流为154A/2309A）。

2.QF2、QF3低压断路器状态分析

QF2为ABB-F2B-2500A/690V低压断路器，QF3为ABB-F1S-1600A/690V低压断路器，两个断路器均采用了SACE AR1模拟固态可调电流脱扣器。

该脱扣器由电流互感器供电，其主要功能有：操作时不需要辅助外部电源；中性线保护自动设定到相线上电流值的50%；保护功能可组成两个方式，即：反时限长延时的过载保护方式（LS）、反时限短延时保护方式（LI），表一为SACE AR1模拟固态可调电流脱扣器保护功能与设定值表；可单一及同时调节三根相线和在中线上的定值；有很宽的脱开电流和时间设定值；脱扣特性不受环境影响。

表一：SACE AR1模拟固态可调电流脱扣器保护功能与设定值表

查看QF2、QF3的电流脱扣保护功能与设定值情况，两者均为出厂设定值，即LI：I=1×In ，t1=INT；LS：I=10×In、t2=0.3S。QF3→QF2→QF1综保，相当构成了一套低压电网的保护系统，表二为QF3→QF2→QF1综保--电流保护参数设定表。

表二 QF3→QF2→QF1综保--电流保护参数设定表

从表二中可能看到，QF2、QF3的反时限短延时电流均大于QF1的速断电流，违背了QF1电流>QF2电流>QF3电流上下级匹配的原则，本次越级跳闸是必然的，QF1、QF2、QF3三级断路器保护参数值整定是不匹配的。

3.电加热器系统分析

10000Nm3/h制氧机组共配置了2台电加热器用于分子筛的再生活化（一开一备），由TG-3-320晶闸管交流调功柜控制，电加热装置由固定组及调功组组成，其中固定组由DCS程序控制；调功组在固定组工作后自动投用，根据电加热器出口温度自动控制。表三为电加热器工艺参数表。

表三 电加热器工艺参数表

从表三可以看到电热管分成了三组。电热管的供电为三相四线进加热器，220VAC给电加热管供电。电加热器是制氧装置中功率最大的低压用电设备，本次越级跳闸就是由于加热管运行中短路造成。拆开电加热器检查，发现固定组有7支加热管的引线炸断（单支电加热管的功率为8KW，单支的短路电流不至于太大）。查看电加热管的接线，发现较为混乱，在空间不大的地方，上百根引线交叉，部分引线的瓷套管脱落、不全、污垢较多，这样，一旦单根加热器引线短路，很可能引起电加热器装置供电系统的相—中、相—相、相—地短路，造成更大的短路故障。

处理措施

1.整定QF3参数

QF1微机综合保护装置的定值是主机厂设计提供的，因此将综保的参数作为基准。由于电加热器是主要的低压用电设备，QF2参数暂不调整，仅对QF3参数进行调整。电加热管为电阻性负载，电流与电压相同，无冲击电流。

电加热器固定组、调功组满负荷工作的电流为940A，因此将QF3参数调整为：LI：I=0.6×In ，t1=INT；LS：I=4×In、t2=0.15S，即反时限长延时电流设定为960A，反时限短延时电流设定为6400A。

2.整理电加热器的接线

三相四线电进入空间不大的电加热器，电加热管的数量达78支，引线156根，有序、安全是整理的基础。为此：一是将电加热管的中线走加热管的下端，相线走加热管的上端，不会出现相-相短路，也不会出现由于引线造成的相-中短路，同时，由于中线在下部，离电加热器的外壳近，即使与外壳短路亦不会造成事故；二是将清洁引线的瓷保护套管，补充引线的瓷保护套管，使瓷保护套管在引线上均匀排布，增大空气绝缘保护；三是引入一股干燥的氮气，吹扫电加热器上部引线，保持加热器上部相对干燥避免氧化。

小结

天气潮温，电加热管引线混乱，单根电加热管的引线短路引起的弧光，造成多根电加热管引线同时短路，继而引起较大电流，至使后面保护装置动作；又由于各级保护参数设置不合理、不匹配，造成越级跳闸。

通过本次事故，反映工程调试人员对综合保护装置的整定是比较重视的，但对断路器的参数设置未引起关注，也反映维护人员工作存在缺陷。细小的不足，可能引起大的事故，在此特将本次事故向同行作上介绍，希望能给同行一定借鉴。

（编自《电气技术》，原文标题为“一电加热器引起的故障分析及处理”，作者为万洪文、林汉东。）