2024年5月18日发(作者：谈代巧)
故障维修
一起电机综合保护装置误动作的故障分析
李 军
（宁波镇海炼化利安德化学有限公司，浙江 宁波 31500）
摘 要：化工企业电机综合保护装置出现故障往往在排除一二次接线的问题确定是综保的问题后，就不再继续分析深层次的原因。综
保误动作产生的原因，可能由电流互感器故障可能引起，也能可能是综保的设计问题。本文从电机综合保护装置输出端口工作原理进
行分析，找到电机综合保护装置电源板元器件的老化引起的输出电压异常引起误动作，进一步发现电机综合保护装置设计缺陷引起的
元器件老化加速问题，从而避免了大批量电机出现误动作造成的生产事故。
一、事故经过
2019年08月01日约23：23，某石化电气值班员发现电气监
控系统报某塔回流泵电机（位号PM-1001）“热过载，故障跳闸”
及“回路故障”动作，电气运行人员遂到该电机所在的1#变电所
进行检查，发现电机综保显示“热过载”动作，且综保故障记录
为“NO.1 Trip，热过载，2019-08-01 23：23：46，热过载动作电流
为Imax=738.5A， I1=734.2A， I2=734.2A， IE=848.0A”，综保故障灯
亮，空开在合闸位，变电所对综保故障复归后摇测电机相对地绝缘
500MΩ，相间通。询问生产操作人员此电机是否开启过？操作人
员答复，此电机在备用状态，在这期间电机未曾启动，且DCS系
统未显示此电机开启的记录。为了避免此回路其他故障而影响生产，
电气运行人员调换了其他开关柜的备用回路对此电机供电。
由于该公司电气专业技术能力薄弱，故邀请笔者参与本次综保
故障分析。
二、故障原因分析及查找
1.设备概况
该回路为1#变电所2220SGL02-15G：PM-1001（17.5kW/40.8A，
塔回流泵，属于屏蔽泵，现场装设操作柱），采用某品牌低压抽
屉柜式（低压空开为西门子3VL2706-2DK33-8TA0，接触器为
3TF4744-0XM0，低压综保为某品牌电机型保护综保带CT）。二次
接线如图一所示：
图1
该电机为典型低压电机控制回路，启动方式为现场操作柱按
SB1手动启动，停机由操作柱SB2或SIS系统发出停机信号实现。
2.故障原因分析
为了查找故障原因，电气运行人员首先对开关柜及操作柱接线
进行检查，未发现异常。随后电气运行人员调出综保内电机启停记
录如下：
STR1外部起动：t
st
=0.3s，2019-08-01，23：23：46，
I
A
=734.2A，I
B
=738.5A，I
C
=734.2A；
STO1外部停止：2019-08-01，23：23：46。
STR2外部起动：t
st
=0.0s，2019-08-01，20：23：56，
I
A
=734.2A，I
B
=738.5A，I
C
=734.2A；
STO2外部停止：2019-08-01，20：23：56。
—162—
STR3外部起动：t
st
=0.4s，2019-05-01，06：55：17，
I
A
=267.0A，I
B
=7269.7A，I
C
=7274.7A；
STO3外部停止：2019-07-30，14：31：27。
按时间从先到后顺序分析以上记录可知：
“STR3外部起动”“STO3外部停止”：自2019年05月01日
06：55：17启动电机；2019年7月30日14：31：27电机停机。
电气监控系统均有对应的接触器分合的记录，并且这与综保本身的
启停记录相吻合。询问生产操作人员证实确实存在本次操作。
“STR2外部起动”“STO2外部停止”：自2019年08月01日20：
23：56启动电机；2019年08月01日20：23：56电机停机。电气监
控系统无对应的接触器分合的记录，询问生产操作人员并无本次操作。
“STR2外部起动”“STO2外部停止”：自2019年08月01日
23：23：46启动电机；2019年08月01日23：23：46电机停机。
电气监控系统无对应的接触器分合的记录，询问生产操作人员并无
本次操作。
该综保内记录的8月1日的2次启停记录，均在1秒内完成，
实际也不存在电机实际启动。最后一次23：23：46的记录，由电
机综保通讯至电气监控系统（报“热过载”动作和“列故障”信
号），且综保面板的故障指示灯也同时点亮。同时综保内记录的故
障电流的各项参数，含有零序和负序电流（I
1
=734.2A， I
2
=734.2A，
I
E
=848.0A），是一模一样的，实际上故障电机前后启动时的各参数
一模一样的概率极低。同时数值上约为该电机额定电流的18倍，
同样不合理。两次记录中仅仅是启动时间不一样（0.3s及0.0s）。
由此可以断定8月1日的两次“故障”为综保误动作引起。
3.故障查找
考虑故障时综保记录有大电流产生，而该电流可能是由CT故
障或综保本体故障产生，我们进行了排除法的方法进行进一步查找。
综保配套50A规格CT检查：
该型互感器电流整定范围为25~60A，精度5P10，适用于
15~22KW电机，从选型来看合适的，排除选型不当的因素。该CT
由CT绕组和与绕组串联的保护电阻组成，绕组一端为相电流输入
端，另一端则为公共端。外形及二次端子如图2：
图2
对CT进行校验，结果如下：
所加电流值（A
A
）
相
5
5
10203050
综保显示值
B
C
相
相
5
1020199.8
200
4.999.99
1020
20
30.01
30
40
40
40
50
3039.99
50
50199.9
199
由于试验条件有限，该记录为故障综保配置的CT配合另外一
个完好综保通过试验验证CT电流二次反馈正常，排除CT引起的
故障。
排出了CT故障后，我们把故障查找的方向指向了综保本体，将
《装备维修技术》2021年第11期
电源板中电容（1000uF/10V）严重老化，影响参考电压输出，
之前的CT重新与综保组装，CT一次侧不加电流，综保显示值为零。
导致ADC采集到数据不准确。进而造成该综保根据逻辑设置误判
按照前面测试CT的流程进行综保测试，综保显示值与上面的测试结
断为“热过载，故障跳闸”。
果是一致的，并没有发现问题。考虑到综保的故障可能是偶发性而
询问生产厂家得知该综保电源板采用单端反激式变换电路，初
并非连续性的，并且发生报警时实际电机未启动，即一次CT电流实
级绕组所在回路的闭合、断开，是由功率开关管（TOP223）控制的。
际为零，我们决定将综保上电，CT一次侧不加电流，持续观察。终
功率开关管对电路进行开通和关断，需要在变压器绕组饱和后
于在上电后第3天综保再次报警，综保记录的报警信息如下：
，关断
STR1外部起动：t
st
=0.0s，2019-08-04，10：20：44，
（或未达饱和时）对回路进行关断，这种方式称为“硬关断”
的那一时刻为电流最大值，因此关断过程中将会产生较大的“交叠
I
A
=734.2A，I
B
=738.5A，I
C
=734.2A；
损耗”，即所谓的“开关损耗”，造成TOP223发热巨大，而且开关
STO1外部停止：2019-08-04，10：20：44。
频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电
至此完全确定综保故障引起的误报警。对于综保故障原因的进
感和寄生电容的振荡，引起纹波电压大，增加电路中其他元器件的
一步分析。
附加损耗。发热量大和纹波电压大，是造成电解电容电解液提前干
因为故障发生时综保有报警、动作指令产生，于是我们从综保
的动作报警输出控制回路查起。我们向综保生产厂家反馈故障现象，
枯，电源板故障的根本原因。
综上所述，从原理上来分析，该综保故障原因主要是以下几方面：
通过综保厂家了解了该型综保的设计信息。
（1）、“硬开关”，开关损耗大，功率开关管发热巨大，降低电
如图3，该综保输出继电器控制电路工作原理：综保报警由继
解电容使用寿命；
电器吸合产生。若要使输出继电器得电吸合，需要光隔导通。光隔
（2）、输出的纹波电压大，加剧电解电容内部损耗；
的控制电源为3.3V，若升高这个控制电压到一定程度，则导致二极
（3）、输出继电器控制回路的电源，未经过稳压处理，当电源
管导通，输出继电器得电吸合，保护误出口。光隔的控制电源由主
5V经两个串联的二极管降压得到。若电源板故障，主5V电压升高，
板发生故障后，若主5V电压升高，会引起输出继电器误动作。
三、后续处理经过
则3.3V将会升高。
通过以上分析及厂家的报告，可以确认本次故障并非个例，其根
本原因在于综保电源板的设计缺陷。作为我公司大批量使用的综保产
品，我们拆除了部分正在使用的综保送至综保厂家做老化试验，进一
步评估了这批综保的剩余使用寿命。综保厂家也非常重视本次出现的
问题，积极制定了改进方案并与该工厂制定了电源板免费更换计划。
避免了由于综保问题造成的大规模电机误跳的安全生产隐患。
图3
拆开综保外壳，发现电源板上一个电容存在鼓包情况。由于我
作者简介：
李军 男 1982，本科，工程师，从事石化行业电气设备运行及
们试验设备有限，无法进一步确定是否是这个电容引起的问题。之
维护工作
后将此综保送至厂家进行试验，厂家回复如下：
（上接第161页）
障的发生，分析，有可能会导致故障发生的主要原因，做到防范于
未然，不但可以实现更加高效的检修工作，还能够有效的发挥出电
力企业电气设备所具有的功能，采用创新的方式对电气设备进行检
修
。
3.4创新电气设备检修工作
按照计划进行检修，是传统对电气设备进行检验的过程中普遍
采用的方法，然而，该检修方式并不完善，投入了过多的人力、物
力用来频繁的检修部分设备，收到，有缺陷的方案的影响，无法对，
真正出现故障的设备进行及时的检修，导致所开展的维护工作的作
用无法得到发挥。所以，想要有效的避免这种现象，就需要转变自
身的观念，在进行检修工作的过程中，需要按照电气设备的功能以
及形状来确定检修方式，开展针对性的检修工作。通过检修过程中
对专业设备的应用，分析设备的参数以及功能，对设备是否有必要
开展检修，或是哪部分需要检修进行判断，使检修方式能够更加灵
活有效。此外，通过这种检修方式的应用，还可以预测电气设备故
障的发生，分析，有可能会导致故障发生的主要原因，做到防范于
未然，不但可以实现更加高效的检修工作，还能够有效的发挥出电
力企业电气设备所具有的功能，采用创新的方式对电气设备进行检
修。
3.5对检修工期进行缩短
在对电力企业电气设备进行检修的过程中，涵盖了大面积的内
容，特别针对大型的电气设备来说，需要加大对人力物力以及财力
的投入，才能够对其进行维修，这也加大了，对电力企业整体经济
效益的影响。所以，在检修设备的过程中，需要进一步监督和管理
好检修项目的正常开展，深入的研究分析项目需要检修的原因，按
[5]
照不同类型对设备进行检修，并且对不同的检修策略进行提出，对
无法查找到具体故障原因或造成轻微影响的项目不纳入重点维修范
围，尽可能的节省资金，在正常运转，电气设备的同时减少用于设
备，检修投入的资金
[6]
。
4 结束语
在对电力电气设备进行实际应用时，难以对其存在的故障进行
分析判断，如果系统出现了故障，对故障产生原因的查找有着一定
的难度，并且无法为电力电气设备的运行提供正常的保证。针对此
类情况来说，需要技术人员具备更高的检修技术，并在日常加强对
电力电气设备的维护和检修，以此来减少故障的发生。
参考文献：
[1]卢振磊. 电力电气设备状态检修技术应用与必要性研究[J]. 现代
国企研究， 2016， 000（008）：P.123-.
[2]朱星辉. 电力电气设备检修技术水平提高的重要性和具体措施
[J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术：00189-00189.
[3]吴修卫， 崔传生. 电力电气设备检修技术的重要性与应用[J]. 工
程技术（文摘版）·建筑， 2016（7）：00147-00147.
[4]瞿成， 吴巧， 杜芃霖，等. 电力电气设备检修技术水平提高的重
要性和具体措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2018， 000（004）：
2313.
[5]李晓明. 论电力电气设备检修技术水平提高的重要性和具体措施
[J]. 工程技术（全文版）：00140-00140.
[6]李鑫， 张海潮. 浅析电力电气设备检修技术水平提高的重要性和
具体措施[J]. 工程技术（全文版）：00197-00197.
—163—
2024年5月18日发(作者：谈代巧)
故障维修
一起电机综合保护装置误动作的故障分析
李 军
（宁波镇海炼化利安德化学有限公司，浙江 宁波 31500）
摘 要：化工企业电机综合保护装置出现故障往往在排除一二次接线的问题确定是综保的问题后，就不再继续分析深层次的原因。综
保误动作产生的原因，可能由电流互感器故障可能引起，也能可能是综保的设计问题。本文从电机综合保护装置输出端口工作原理进
行分析，找到电机综合保护装置电源板元器件的老化引起的输出电压异常引起误动作，进一步发现电机综合保护装置设计缺陷引起的
元器件老化加速问题，从而避免了大批量电机出现误动作造成的生产事故。
一、事故经过
2019年08月01日约23：23，某石化电气值班员发现电气监
控系统报某塔回流泵电机（位号PM-1001）“热过载，故障跳闸”
及“回路故障”动作，电气运行人员遂到该电机所在的1#变电所
进行检查，发现电机综保显示“热过载”动作，且综保故障记录
为“NO.1 Trip，热过载，2019-08-01 23：23：46，热过载动作电流
为Imax=738.5A， I1=734.2A， I2=734.2A， IE=848.0A”，综保故障灯
亮，空开在合闸位，变电所对综保故障复归后摇测电机相对地绝缘
500MΩ，相间通。询问生产操作人员此电机是否开启过？操作人
员答复，此电机在备用状态，在这期间电机未曾启动，且DCS系
统未显示此电机开启的记录。为了避免此回路其他故障而影响生产，
电气运行人员调换了其他开关柜的备用回路对此电机供电。
由于该公司电气专业技术能力薄弱，故邀请笔者参与本次综保
故障分析。
二、故障原因分析及查找
1.设备概况
该回路为1#变电所2220SGL02-15G：PM-1001（17.5kW/40.8A，
塔回流泵，属于屏蔽泵，现场装设操作柱），采用某品牌低压抽
屉柜式（低压空开为西门子3VL2706-2DK33-8TA0，接触器为
3TF4744-0XM0，低压综保为某品牌电机型保护综保带CT）。二次
接线如图一所示：
图1
该电机为典型低压电机控制回路，启动方式为现场操作柱按
SB1手动启动，停机由操作柱SB2或SIS系统发出停机信号实现。
2.故障原因分析
为了查找故障原因，电气运行人员首先对开关柜及操作柱接线
进行检查，未发现异常。随后电气运行人员调出综保内电机启停记
录如下：
STR1外部起动：t
st
=0.3s，2019-08-01，23：23：46，
I
A
=734.2A，I
B
=738.5A，I
C
=734.2A；
STO1外部停止：2019-08-01，23：23：46。
STR2外部起动：t
st
=0.0s，2019-08-01，20：23：56，
I
A
=734.2A，I
B
=738.5A，I
C
=734.2A；
STO2外部停止：2019-08-01，20：23：56。
—162—
STR3外部起动：t
st
=0.4s，2019-05-01，06：55：17，
I
A
=267.0A，I
B
=7269.7A，I
C
=7274.7A；
STO3外部停止：2019-07-30，14：31：27。
按时间从先到后顺序分析以上记录可知：
“STR3外部起动”“STO3外部停止”：自2019年05月01日
06：55：17启动电机；2019年7月30日14：31：27电机停机。
电气监控系统均有对应的接触器分合的记录，并且这与综保本身的
启停记录相吻合。询问生产操作人员证实确实存在本次操作。
“STR2外部起动”“STO2外部停止”：自2019年08月01日20：
23：56启动电机；2019年08月01日20：23：56电机停机。电气监
控系统无对应的接触器分合的记录，询问生产操作人员并无本次操作。
“STR2外部起动”“STO2外部停止”：自2019年08月01日
23：23：46启动电机；2019年08月01日23：23：46电机停机。
电气监控系统无对应的接触器分合的记录，询问生产操作人员并无
本次操作。
该综保内记录的8月1日的2次启停记录，均在1秒内完成，
实际也不存在电机实际启动。最后一次23：23：46的记录，由电
机综保通讯至电气监控系统（报“热过载”动作和“列故障”信
号），且综保面板的故障指示灯也同时点亮。同时综保内记录的故
障电流的各项参数，含有零序和负序电流（I
1
=734.2A， I
2
=734.2A，
I
E
=848.0A），是一模一样的，实际上故障电机前后启动时的各参数
一模一样的概率极低。同时数值上约为该电机额定电流的18倍，
同样不合理。两次记录中仅仅是启动时间不一样（0.3s及0.0s）。
由此可以断定8月1日的两次“故障”为综保误动作引起。
3.故障查找
考虑故障时综保记录有大电流产生，而该电流可能是由CT故
障或综保本体故障产生，我们进行了排除法的方法进行进一步查找。
综保配套50A规格CT检查：
该型互感器电流整定范围为25~60A，精度5P10，适用于
15~22KW电机，从选型来看合适的，排除选型不当的因素。该CT
由CT绕组和与绕组串联的保护电阻组成，绕组一端为相电流输入
端，另一端则为公共端。外形及二次端子如图2：
图2
对CT进行校验，结果如下：
所加电流值（A
A
）
相
5
5
10203050
综保显示值
B
C
相
相
5
1020199.8
200
4.999.99
1020
20
30.01
30
40
40
40
50
3039.99
50
50199.9
199
由于试验条件有限，该记录为故障综保配置的CT配合另外一
个完好综保通过试验验证CT电流二次反馈正常，排除CT引起的
故障。
排出了CT故障后，我们把故障查找的方向指向了综保本体，将
《装备维修技术》2021年第11期
电源板中电容（1000uF/10V）严重老化，影响参考电压输出，
之前的CT重新与综保组装，CT一次侧不加电流，综保显示值为零。
导致ADC采集到数据不准确。进而造成该综保根据逻辑设置误判
按照前面测试CT的流程进行综保测试，综保显示值与上面的测试结
断为“热过载，故障跳闸”。
果是一致的，并没有发现问题。考虑到综保的故障可能是偶发性而
询问生产厂家得知该综保电源板采用单端反激式变换电路，初
并非连续性的，并且发生报警时实际电机未启动，即一次CT电流实
级绕组所在回路的闭合、断开，是由功率开关管（TOP223）控制的。
际为零，我们决定将综保上电，CT一次侧不加电流，持续观察。终
功率开关管对电路进行开通和关断，需要在变压器绕组饱和后
于在上电后第3天综保再次报警，综保记录的报警信息如下：
，关断
STR1外部起动：t
st
=0.0s，2019-08-04，10：20：44，
（或未达饱和时）对回路进行关断，这种方式称为“硬关断”
的那一时刻为电流最大值，因此关断过程中将会产生较大的“交叠
I
A
=734.2A，I
B
=738.5A，I
C
=734.2A；
损耗”，即所谓的“开关损耗”，造成TOP223发热巨大，而且开关
STO1外部停止：2019-08-04，10：20：44。
频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电
至此完全确定综保故障引起的误报警。对于综保故障原因的进
感和寄生电容的振荡，引起纹波电压大，增加电路中其他元器件的
一步分析。
附加损耗。发热量大和纹波电压大，是造成电解电容电解液提前干
因为故障发生时综保有报警、动作指令产生，于是我们从综保
的动作报警输出控制回路查起。我们向综保生产厂家反馈故障现象，
枯，电源板故障的根本原因。
综上所述，从原理上来分析，该综保故障原因主要是以下几方面：
通过综保厂家了解了该型综保的设计信息。
（1）、“硬开关”，开关损耗大，功率开关管发热巨大，降低电
如图3，该综保输出继电器控制电路工作原理：综保报警由继
解电容使用寿命；
电器吸合产生。若要使输出继电器得电吸合，需要光隔导通。光隔
（2）、输出的纹波电压大，加剧电解电容内部损耗；
的控制电源为3.3V，若升高这个控制电压到一定程度，则导致二极
（3）、输出继电器控制回路的电源，未经过稳压处理，当电源
管导通，输出继电器得电吸合，保护误出口。光隔的控制电源由主
5V经两个串联的二极管降压得到。若电源板故障，主5V电压升高，
板发生故障后，若主5V电压升高，会引起输出继电器误动作。
三、后续处理经过
则3.3V将会升高。
通过以上分析及厂家的报告，可以确认本次故障并非个例，其根
本原因在于综保电源板的设计缺陷。作为我公司大批量使用的综保产
品，我们拆除了部分正在使用的综保送至综保厂家做老化试验，进一
步评估了这批综保的剩余使用寿命。综保厂家也非常重视本次出现的
问题，积极制定了改进方案并与该工厂制定了电源板免费更换计划。
避免了由于综保问题造成的大规模电机误跳的安全生产隐患。
图3
拆开综保外壳，发现电源板上一个电容存在鼓包情况。由于我
作者简介：
李军 男 1982，本科，工程师，从事石化行业电气设备运行及
们试验设备有限，无法进一步确定是否是这个电容引起的问题。之
维护工作
后将此综保送至厂家进行试验，厂家回复如下：
（上接第161页）
障的发生，分析，有可能会导致故障发生的主要原因，做到防范于
未然，不但可以实现更加高效的检修工作，还能够有效的发挥出电
力企业电气设备所具有的功能，采用创新的方式对电气设备进行检
修
。
3.4创新电气设备检修工作
按照计划进行检修，是传统对电气设备进行检验的过程中普遍
采用的方法，然而，该检修方式并不完善，投入了过多的人力、物
力用来频繁的检修部分设备，收到，有缺陷的方案的影响，无法对，
真正出现故障的设备进行及时的检修，导致所开展的维护工作的作
用无法得到发挥。所以，想要有效的避免这种现象，就需要转变自
身的观念，在进行检修工作的过程中，需要按照电气设备的功能以
及形状来确定检修方式，开展针对性的检修工作。通过检修过程中
对专业设备的应用，分析设备的参数以及功能，对设备是否有必要
开展检修，或是哪部分需要检修进行判断，使检修方式能够更加灵
活有效。此外，通过这种检修方式的应用，还可以预测电气设备故
障的发生，分析，有可能会导致故障发生的主要原因，做到防范于
未然，不但可以实现更加高效的检修工作，还能够有效的发挥出电
力企业电气设备所具有的功能，采用创新的方式对电气设备进行检
修。
3.5对检修工期进行缩短
在对电力企业电气设备进行检修的过程中，涵盖了大面积的内
容，特别针对大型的电气设备来说，需要加大对人力物力以及财力
的投入，才能够对其进行维修，这也加大了，对电力企业整体经济
效益的影响。所以，在检修设备的过程中，需要进一步监督和管理
好检修项目的正常开展，深入的研究分析项目需要检修的原因，按
[5]
照不同类型对设备进行检修，并且对不同的检修策略进行提出，对
无法查找到具体故障原因或造成轻微影响的项目不纳入重点维修范
围，尽可能的节省资金，在正常运转，电气设备的同时减少用于设
备，检修投入的资金
[6]
。
4 结束语
在对电力电气设备进行实际应用时，难以对其存在的故障进行
分析判断，如果系统出现了故障，对故障产生原因的查找有着一定
的难度，并且无法为电力电气设备的运行提供正常的保证。针对此
类情况来说，需要技术人员具备更高的检修技术，并在日常加强对
电力电气设备的维护和检修，以此来减少故障的发生。
参考文献：
[1]卢振磊. 电力电气设备状态检修技术应用与必要性研究[J]. 现代
国企研究， 2016， 000（008）：P.123-.
[2]朱星辉. 电力电气设备检修技术水平提高的重要性和具体措施
[J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术：00189-00189.
[3]吴修卫， 崔传生. 电力电气设备检修技术的重要性与应用[J]. 工
程技术（文摘版）·建筑， 2016（7）：00147-00147.
[4]瞿成， 吴巧， 杜芃霖，等. 电力电气设备检修技术水平提高的重
要性和具体措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2018， 000（004）：
2313.
[5]李晓明. 论电力电气设备检修技术水平提高的重要性和具体措施
[J]. 工程技术（全文版）：00140-00140.
[6]李鑫， 张海潮. 浅析电力电气设备检修技术水平提高的重要性和
具体措施[J]. 工程技术（全文版）：00197-00197.
—163—