二手制冷机组：某工程制冷机组启动故障分析案例

　　一、工程简介

　　某商业综合体新建工程建筑面积约6万平米，其中地下车库2万平米，商业部分约4万平米。

　　二、制冷设备情况

　　离心冷水机组3台260kw，螺杆机组1台196kw，冷却水循环泵4台55KW(3用1备)，2台37KW(1用1备)，冷冻水循环泵4台55kw(3用1备)，2台30kw(1用1备)，冷却塔9台7.5kw，2台5kw。以上均选用相同厂家产品。

　　三、供电电源情况

　　供电采用一台SCB9-1250KVA变压器供电，高压侧互感器变比为75/5，变压器。

　　四、启动故障

　　在机组调试过程中出现故障如下：

　　第一次试机时：先开启3组水泵，稳定时电流为310A，再启动一台冷水机组，此时稳定电流609A，当启动第二台冷水机组时发生10kV侧过载跳闸，此时低压侧并未跳闸，即越级跳闸。

　　第二次试机：先开启2组水泵，稳定时电流为238A，再启动一台冷水机组，电流为450A,再启动第二台冷水机组电流为670A,峰值电流为950A,再启动一组水泵，稳定电流为705A，再启动冷却塔6个，此时电流为740A。稳定运行时变压器负载率为41%，此时高压侧与低压侧均未跳闸。为防止再次出现跳闸故障，没有继续启动机组。

　　五、故障分析

　　针对越级跳闸故障从三方面分析原因：

　　(一)、按变压器容量分析

　　变压器继电保护整定时，根据变压器额定电流而确定高压侧的过流保护整定值，如果变压器容量小，就会出现整定值小于实际负荷值，出现低压侧不跳闸而高压侧跳闸(越级跳闸)的现象。

　　对于两次冷冻机组试机情况额定电流进行分析计算：

　　变压器折算至高压侧额定电流为：

　　IG=1250X1.443X0.4/10=72A。

　　高压侧的过流保护装置动作电流：

　　Iop.k=Krel*Kjx*Kgh*I1Rt/( Kr*nTA )=1.3x1x3x72/(0.85x15)=22A

　　保护装置的一次动作电流：

　　Iop= Iop.k* nTA /Kjx=22x15/1=330A 动作时间0.5s。

　　根据理论计算并详查样本得知以上设备全部稳定运行时的低压侧电流约为：1600A，折算至高压侧电流为64A，小于72A, 故稳定运行时，变压器容量可以满足要求。

　　(二)、按机组的起动方式的起动电流分析

　　该机组采用星-三角启动方式，对两次试机冷冻机组电流的计算：

　　1.当第一次试机并发生跳闸时，低压侧的峰值电流为609+1303=1912A，折算至高压侧峰值电流为：76.48A，小于动作电流330A。此时高压侧一次侧动作电流可以躲过起动电流则不应该发生高压侧跳闸现象。

　　2.当第二次试机时，低压侧的峰值电流为950A，折算至高压侧峰值电流为：38A，小于330A此时高压侧一次侧动作电流可以躲过起动电流。亦不会发生高压侧跳闸现象。而此时变压器负荷率仅为41%，由此可见高压侧整定满足启动要求。

　　(三)、在现场对所有设备进行检查

　　经查配电柜、冷水机及变压器等均安装到位且设备均无自身故障，该起动故障应与设备无关。那么为何还出现此故障呢?经现场排查综合保护装置时发现，保护装置内部参数预设过电流330A,变比为630/5。而实际柜内安装的CT电流变比为75/5，当第一次试机时，冷机启动时变压器高压侧电流为76.8A, 此时75/5 的流变CT二次侧电流为5.12A;但若此时按照630/5的变比计算出的过载保护整定值却为330/(630/5)=2.61A，5.12>2.61，故导致在机组启动过程中高压跳闸。

　　六、解决方案

　　针对以上分析，发现虽然变压器负荷率在第二次运行时较低(仅为41%)，但考虑到尚有其余设备未投入运行，故采取分散此变压器所带负荷，并同时调整综合保护参数的措施。具体如下：将冷却水循环泵、冷却塔等其它设备分接于其它变压器，此时理论变压器负荷率已降至为68%左右，综保变比调整与外置互感器变比相同。再次进行调试后，未出现跳闸现象，故障排除。

　　七、对设计的启示

　　经过对该案例的故障分析和排除，对于工程设计人员在设计阶段有如下启示：

　　1.对10 kV侧动作电流、动作时限应进过详尽的计算确定。应恰当选择保护电器的动作电流和动作时间，既要躲开设备启动时电力系统的正常峰值电流，又使得跳闸故障不频繁发生。

　　2.要与暖通专业详细核实冷水机组的电气参数。对选用大容量的冷水机组，工程师在设计时应该向暖通专业索取相应的电气参数数据。以便进一步验算变压器、继电保护装置等。

　　3.合理选择变压器容量及高压CT变比。选择的变压器，容量不宜过小，应留有一定余量。当变压器容量选择过小时将导致高压侧整定值小于实际负荷值，导致低压侧不跳闸而高压跳闸的越级跳闸情况，同时容量若选择过小，一旦建设方选择的空调制冷机组与暖通专业设计文件有出入，可能会出现变压器容量不足的情况，而CT变比若不合适将会影响保护装置动作的灵敏度。据此次故障分析，对供制冷设备的专用变压器设计把握好合适的负载率尤为重要，建议可按不大于80~85%为宜。