張克帥

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610051

生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)電機(jī)負(fù)序電流動作跳閘事故淺析

張克帥

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610051

當(dāng)負(fù)序電流分量的有效值大于電機(jī)額定電流的0.8倍，且持續(xù)時間超過0.4 s，中壓柜上微機(jī)繼電保護(hù)裝置就發(fā)出跳閘命令，使斷路器分閘，輥壓機(jī)電機(jī)由于失去電源而停機(jī)。電機(jī)負(fù)序電流動作跳閘，說明電機(jī)三相電流不平衡。該故障系碳刷與集電環(huán)間接觸壓力不均勻引起。增加了3套電刷后，帶負(fù)載試車，故障不再發(fā)生。

輥壓機(jī) 電氣 負(fù)序電流 故障 查找 碳刷

0 引言

輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)具有設(shè)備少、流程簡單、土建費(fèi)用低、電耗低、噪音小、允許入磨物料粒度大等優(yōu)點(diǎn)，隨著國產(chǎn)輥壓機(jī)的制造技術(shù)的不斷成熟，近年來使用國產(chǎn)輥壓機(jī)粉磨生料的水泥企業(yè)不斷增多。由于石灰石堅(jiān)硬難磨的特殊性，JS公司生料粉磨采用兩套輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要設(shè)備配置見表1，工藝流程圖見圖1。

表1 主要設(shè)備配置及性能參數(shù)

該項(xiàng)目所選用輥壓機(jī)終粉磨技術(shù)參數(shù)為：當(dāng)入輥壓機(jī)粒度＜45 mm，入輥壓機(jī)綜合水分≤5%，出輥壓機(jī)水分≤0.5%，成品細(xì)度為80μm篩余17%時，能力：250 t/h。

圖1所示為輥壓機(jī)工藝流程，輥壓機(jī)在試生產(chǎn)期間，生料輥壓機(jī)系統(tǒng)的2臺主電機(jī)在空載時能正常啟動運(yùn)行，空載試車8 h，電機(jī)實(shí)際電流、振動等技術(shù)參數(shù)均正常。但生料輥壓機(jī)帶負(fù)荷試車，一投料，由于各種各樣的原因不能長時間運(yùn)行，生料磨系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率極低。主要原因在于：輥壓機(jī)左、右側(cè)輥縫間隙過大，左、右側(cè)壓力偏差過大，輥壓機(jī)振動大，導(dǎo)致輥壓機(jī)故障跳閘；其次，操作員對工藝流程、設(shè)備特性以及操作控制等不熟悉；電氣故障導(dǎo)致停機(jī)。本文就電氣故障中電機(jī)負(fù)序電流跳閘故障原因的查找、分析和解決，進(jìn)行分析總結(jié)，以資借鑒。

1 原因分析

在生料輥壓機(jī)試生產(chǎn)期間，輥壓機(jī)中壓柜上的繼電保護(hù)裝置動作，故障顯示為電機(jī)負(fù)序電流跳閘。電機(jī)負(fù)序電流動作跳閘，說明電機(jī)三相電流不平衡。從圖2可知，電機(jī)三相電流不平衡，要么是電機(jī)定子側(cè)三相不平衡，要么是電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)三相不平衡。

圖1 輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)工藝流程

圖2 繞線電機(jī)及液體電阻柜主回路

1.1 異步電機(jī)定子側(cè)三相不平衡的排除

（1）中壓柜內(nèi)CT接線錯誤：負(fù)序電流保護(hù)動作，首先懷疑的就是CT接線錯誤，經(jīng)過對電氣室中壓柜內(nèi)CT至繼電保護(hù)裝置端子間的接線的仔細(xì)查對，發(fā)現(xiàn)接線均正確，相序與保護(hù)裝置一一對應(yīng)。

（2）異步電機(jī)定子繞組三相不平衡：在電氣室中壓柜內(nèi)拆開至電機(jī)的電纜頭，用直流電阻儀測量三相的直流電阻，測量顯示三相直流電阻只有細(xì)微的差別，同時查詢了電機(jī)的出廠試驗(yàn)報(bào)告，確定異步電機(jī)定子側(cè)三相是平衡的。

1.2 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)三相不平衡

既然電機(jī)定子側(cè)三相回路是平衡的，那么只有轉(zhuǎn)子側(cè)三相不平衡才能導(dǎo)致定子側(cè)三相電流的不平衡，從而引起負(fù)序電流動作跳閘。

電機(jī)的等值電路如圖3所示。

圖3 異步電機(jī)等值電路

圖中，I1+I2′=I0，

由于轉(zhuǎn)子回路的等效電阻R2的三相不平衡，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子回路電流I2的三相不平衡，從而定子側(cè)電流I1三相不平衡。我們知道，中壓電機(jī)定子繞組一般是Y型連接，所以電機(jī)定子回路中沒有零序分量，定子三相不平衡電流只能分解為正序電流和負(fù)序電流。根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》第三版第337頁公式（7-18）及繼電保護(hù)裝置的用戶手冊，繼電保護(hù)裝置整定值如下：負(fù)序動作電流Iop2=0.8Ir（Ir為電機(jī)額定電流），動作時間取t=0.4 s。當(dāng)負(fù)序電流分量的有效值大于電機(jī)額定電流的0.8倍，且持續(xù)時間超過0.4 s，中壓柜上微機(jī)繼電保護(hù)裝置就發(fā)出跳閘命令，使斷路器分閘，輥壓機(jī)電機(jī)由于失去電源而停機(jī)。

2 故障點(diǎn)查找

清楚了負(fù)序電流故障動作的原理，我們再用排除法分析查找故障點(diǎn)。

（1）如圖2所示，拆開水電阻柜內(nèi)A3、B3、C3處的電纜頭，用直流電阻儀測量水電阻柜內(nèi)，測量結(jié)果為水電阻柜內(nèi)三相直流電阻僅有細(xì)微的差別，表明水電阻柜內(nèi)三相平衡。

（2）如圖2所示，拆開水電阻柜內(nèi)A3、B3、C3處的電纜頭，用直流電阻儀測量電機(jī)轉(zhuǎn)子回路三相直流電阻，測量結(jié)果為AC間的直流電阻是AB、BC直流電阻的2倍。問題很明顯，轉(zhuǎn)子電纜、碳刷、轉(zhuǎn)子繞組至少有一個出了問題。

（3）如圖2所示，拆開電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)A2、B2、C2處的電纜頭，用直流電阻儀直接測量A2、B2、C2處液體電組柜側(cè)的直流電阻，測量結(jié)果為三相直流電阻僅有細(xì)微的差別，表明電機(jī)轉(zhuǎn)子電纜是三相平衡的。

（4）如圖2所示，拆開電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)A2、B2、C2處的電纜頭，用直流電阻儀直接測量集電環(huán)A1、B1、C1處的直流電阻，測量結(jié)果為三相直流電阻僅有細(xì)微的差別，表明電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組沒有出問題；帶著電刷，再次測量A2、B2、C2處的電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，測量結(jié)果為AC間的直流電阻是AB、BC直流電阻的2倍。問題找到了，是碳刷出問題了，但經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，碳刷表面光滑，與集電環(huán)表面接觸良好。但是是什么原因造成碳刷的不平衡呢？輥壓機(jī)能空載長時間正常運(yùn)行，說明電機(jī)現(xiàn)有碳刷空載時是三相平衡的，一旦投料，特別是遇到大塊料的時候，負(fù)序電流保護(hù)往往會動作，經(jīng)過現(xiàn)場仔細(xì)觀察，輥壓機(jī)的減速機(jī)是懸在空中的，輥壓機(jī)振動通過減速機(jī)傳遞至電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，造成轉(zhuǎn)子軸的竄動，導(dǎo)致碳刷與集電環(huán)間接觸壓力不均勻，使得轉(zhuǎn)子回路三相不平衡。

3 故障的解決

為了使碳刷與集電環(huán)間接觸壓力均勻，我們在每個電機(jī)轉(zhuǎn)子的每相集電環(huán)上增加了3套電刷，然后帶負(fù)載試車，故障排除。

4 結(jié)束語

大型繞線異步電機(jī)作為許多大型工藝設(shè)備的驅(qū)動設(shè)備，其所配套轉(zhuǎn)子回路碳刷的數(shù)量一般是按轉(zhuǎn)子回路的額定電流來配置的。輥壓機(jī)作為生料工段的核心設(shè)備，從提高可靠性的角度及鑒于輥壓機(jī)的特殊工況，電機(jī)招標(biāo)時可明確提出在轉(zhuǎn)子集電環(huán)上增加2～3組碳刷，避免出現(xiàn)上述的繼電保護(hù)裝置的電機(jī)負(fù)序電流過流跳閘的問題。

TQ172.632

B

1008-0473(2015)02-0054-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.02.016

2014-01-20）