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三相智能電動機(jī)缺相運行危害及防范措施

更新時間:2021-07-15 點擊次數(shù): 1028次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

 

  以一例系統(tǒng)缺相運行造成電動機(jī)燒毀案例為背景,深入剖析電動機(jī)缺相運行的危害及事故發(fā)生的原因和電流、磁場的變化情況。結(jié)合現(xiàn)場情況制定相應(yīng)的防范措施,達(dá)到保護(hù)電動機(jī)及系統(tǒng)的目的。

 

關(guān)鍵詞缺相運行;電流變化;控制回路;自動保護(hù)裝置

 

引言

   2020年5月10日,由于110kV變電站進(jìn)線B相故障,引發(fā)系統(tǒng)諧振,造成站內(nèi)110kVI段母線B相避雷器發(fā)生擊穿故障,導(dǎo)致引流線斷裂。線路重合閘成功后,110kV進(jìn)線缺相,故變壓器降壓后的6(10)V電壓缺相運行,造成多臺電動機(jī)燒毀。

電動機(jī)缺相運行原因分析

 

電力系統(tǒng)缺相運行很少發(fā)生,具有潛伏期長、危害不明顯等特點,處理不及時,經(jīng)長期積累將造成大面積電氣設(shè)備燒毀等事故發(fā)生。除電源本身缺相的原因外,電動機(jī)熔絲斷、低壓電源線斷線、開關(guān)接觸不良、連接導(dǎo)線的接頭松動或斷線等原因都會造成電動機(jī)缺相運行。

電動機(jī)缺相運行危害

電機(jī)缺相運行時磁場產(chǎn)生畸變,振動增大,聲音異常;電流增大、溫度升高、轉(zhuǎn)速下降。缺相時電動機(jī)無法啟動。

2.1定子缺相運行磁場變化情況

電動機(jī)正常運行氣隙中產(chǎn)生均勻的圓形磁場,缺相運行后磁場發(fā)生畸變,變成三相諧波成分較高的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。由于定子線圈不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場只會產(chǎn)生脈動磁場,無法帶動電動機(jī)旋轉(zhuǎn),因為慣性電動機(jī)缺相后仍能運轉(zhuǎn),但由于大負(fù)荷使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)逐漸變慢,造成轉(zhuǎn)子切割磁力線增多,定子電流逐漸增大,溫升提高,時間長會燒毀電動機(jī)。電動機(jī)啟動時缺相無啟動轉(zhuǎn)矩。

2.2定子缺相運行電流變化情況

 

2.2.1星型連接,見圖1

圖1定子星型接法電機(jī)缺相運行等效電路

正常星型接法運行的定子,任一相繞組斷線或電源斷線,都形成另兩相繞組反串聯(lián)接在線電壓Be下,每相繞組承擔(dān)的電壓為0.5Ue。

三相正常運行輸入功率P e = 3 Be E cos , cos為常數(shù),E為電機(jī)額定相電流。兩相運行,負(fù)載功率有兩相承擔(dān),若維持功率不變,

E = 2 × 0.5Ue Pecos = Quebecois ,得到 E=3Ie 

正常星型接法的電動機(jī)缺相運行時電流會增大到三相正常運行的3倍,在短時間內(nèi)不斷電會破壞絕緣而燒毀電動機(jī)。

2.2.2三角形接法,見圖2

 

三角形接法運行的定子,當(dāng)一相電源斷線時,電機(jī)定子形成兩相繞組順串聯(lián)和第三相繞組并聯(lián)接在電源單相線電壓下。

圖2定子三角形接法缺相運行等效電路

 

支路2繞組電壓不變,支路1兩相繞組中每相繞組電壓下降為額定線電壓的一半。電動機(jī)正常進(jìn)行時額定相電流IP =,額定線電流I1 == 3IP 。缺相后設(shè)支路2繞組相電流P, 支 路 1 電 流 為P /2, 額 定 功 率 為PN = ,,.

根據(jù)分析可知在額定負(fù)荷下三角形接線的電動機(jī)在缺相運行時的線電流為額定線電流的3 倍 ,其中支路2相電流為額定相電流的2倍,更容易燒毀。支路1繞組相電流與正常相電流相等,長期運行將燒毀電動機(jī)。 

3 電動機(jī)缺相運行防范措施

3.1 低壓電機(jī)過載保護(hù)及控制回路優(yōu)化改造

3.1.1 過載保護(hù)

    加裝熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù), 過載電流通過熱元件后,使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變,當(dāng)形變達(dá)到一定距離時,就推動連桿動作,使控制電路斷開,從而使接觸器失電,主電路斷開,實現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。

3.1.2 優(yōu)化電動機(jī)控制電路

優(yōu)化電動機(jī)控制回路,見圖3。啟動時缺L1、L2、L3任何一相,有線圈不吸合電機(jī)無法啟動;運行時U、V、W相,造成主接觸器線圈失電電機(jī)自動停機(jī),實現(xiàn)永bu缺相運行。

圖3電動機(jī)控制回路原理圖

3.2高壓電機(jī)自動保護(hù)裝置

電動機(jī)微機(jī)綜保裝置主要用于10 V及以下電壓等級的電動機(jī)保護(hù),可以直接安裝在高壓開關(guān)柜上,實現(xiàn)高壓電動機(jī)的各類保護(hù)。

3.2.1 過流保護(hù)

 

在微機(jī)綜保系統(tǒng)投過流保護(hù),按 1.2倍額定電流整定值,達(dá)到保護(hù)定值時反時限延時跳閘防止誤動,保護(hù)電動機(jī)電流過大而損壞絕緣。

3.2.2 失壓或欠壓保護(hù)

高壓電動機(jī)投失壓和欠壓保護(hù),可以有效防止電動機(jī)在過低電壓下啟動或運行時燒毀,并且可以防止電動機(jī)在運行中突然斷電后又恢復(fù)供電時的自啟動。在電源電壓降低過多(欠壓),設(shè)置一定延時后,故障信號仍不消失時,保護(hù)裝置動作,使電動機(jī)自動從電源上切除,達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的。

3.2.3 負(fù)序保護(hù)

電機(jī)缺相運行時定子旋轉(zhuǎn)磁場嚴(yán)重不平衡,定子繞組會產(chǎn)生負(fù)序電流,負(fù)序磁場和轉(zhuǎn)子發(fā)生電磁感應(yīng),會出現(xiàn)100 Hz的電動勢,使轉(zhuǎn)子電流劇增引起嚴(yán)重發(fā)熱。在微機(jī)綜保裝置投負(fù)序保護(hù),按照電動機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)動作判據(jù)和整定計算方法算負(fù)序電流動作值和時間整定值,確保電動機(jī)在發(fā)生缺相時能可靠切除,防止燒毀事件發(fā)生。

 

3.3防范措施

在平時的維護(hù)保養(yǎng)中要加強(qiáng)運行中的監(jiān)視和檢查。對電動機(jī)定期進(jìn)行點巡檢,發(fā)現(xiàn)電動機(jī)聲音、振動或者溫度異常及時上報,盡快將設(shè)備停下來查明原因;電動機(jī)長期未啟動前先遙測絕緣,絕緣合格后再行啟動,陰雨天盡量不要啟動設(shè)備;定期檢查接電動機(jī)線盒,防止引流線燒斷引發(fā)短路。

4 安科瑞ARD系列智能電動機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

4.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器,具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元,具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍:可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

4.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

說明:“√”表示具備“■”表示可選

5結(jié)束語

電動機(jī)因缺相運行造成溫度升高使絕緣損壞故障發(fā)生的比例較大,因此對電動機(jī)缺相運行的研究需要加強(qiáng)和重視。根據(jù)電動機(jī)的實際情況,通過對低壓電動機(jī)加裝熱繼電器、優(yōu)化控制回路等方式實現(xiàn)電動機(jī)永bu缺相啟動運行;為高壓電動機(jī)配備微機(jī)綜保裝置,投入過流、過負(fù)荷低壓欠壓、負(fù)序保護(hù),達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值而可靠動作;同時要加強(qiáng)運行中的監(jiān)視和檢查。

【參考文獻(xiàn)】

[1]任士榮. 電動機(jī)缺相運行危害及防范措施[J].冶金動力,2021(1):251.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

 

作者簡介劉細(xì)鳳,女,本科  安科瑞電氣股份有限公司

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