楊利民 賈懿會
摘 要:就PT柜二次線路保護(hù)空氣斷路器跳閘導(dǎo)致線路電動機(jī)低電壓保護(hù)動作跳閘,進(jìn)而引起整段線路跳閘失電的故障,簡要說明了電動機(jī)低電壓保護(hù)的作用、原理,并提出了改進(jìn)措施。
關(guān)鍵詞:低電壓保護(hù);電動機(jī);CT;PT
0??? 引言
大多數(shù)電動機(jī)(尤其是大型高壓電動機(jī))均配有低電壓保護(hù)裝置,低電壓保護(hù)作為電動機(jī)的后備保護(hù)起著保護(hù)設(shè)備、保障重要電機(jī)正常啟動等重要作用。但是煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等重要生產(chǎn)部門中,生產(chǎn)裝置多為一級負(fù)荷。生產(chǎn)一線的設(shè)備,電壓波動,電機(jī)不能被切斷;停電故障,電機(jī)必須盡快投入運(yùn)行,把故障影響范圍縮到最小。10 kV供電系統(tǒng)操作頻繁、振動大,很容易受接地、短路、斷路等因素影響發(fā)生電壓波動、電壓信號丟失等故障,切斷電機(jī),進(jìn)而擾亂正常的生產(chǎn)秩序,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。
本文基于實際運(yùn)行中發(fā)生的一起故障案例,結(jié)合某煉鋼廠大負(fù)荷生產(chǎn)過程中的影響因素,分析產(chǎn)生問題的原因,并制訂具有針對性的規(guī)避措施,簡單介紹措施執(zhí)行后的效果。
1??? 低電壓保護(hù)故障動作現(xiàn)象
某日16:31:19,某廠供配電操控中心后臺報警,水處理變電所10 kV Ⅰ段發(fā)生低電壓故障報警。16:31:40,水系統(tǒng)配電室10 kV Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)過流保護(hù)動作跳閘。至此,10 kV Ⅰ段母線所帶5臺水泵電機(jī)因電壓低跳閘;10 kV Ⅱ段母線所帶7臺水泵電機(jī)和2#、4#、6#及8#變壓器失電,影響終端設(shè)備的正常運(yùn)行。
故障發(fā)生后,檢查現(xiàn)場設(shè)備情況。發(fā)現(xiàn)Ⅰ段母線電容器柜(+WIMPV101)至水處理補(bǔ)償室PT電壓線路電纜發(fā)生相間短路放炮,水處理10 kV配電室Ⅰ段母線電壓互感器手車上二次線路保護(hù)用空氣斷路器(以下簡稱“空開”,空開額定電流為3 A)跳閘。立即組織更換短路電纜。
故障處理完畢后,16:52,水處理變電所10 kV Ⅰ段母線所帶水泵電機(jī)及Ⅱ段36個饋出線開始陸續(xù)恢復(fù)送電;17:40,水處理變電所全部恢復(fù)正常。
2??? 故障原因分析
Ⅰ段母線電容器柜(+WIMPV101)至水處理補(bǔ)償室PT電壓線路電纜發(fā)生相間短路放炮,水處理10 kV配電室Ⅰ段母線電壓互感器手車上二次線路保護(hù)用空開跳閘,影響水泵綜保采集到的系統(tǒng)電壓。綜保認(rèn)為系統(tǒng)電壓降低,低至整定值時,觸發(fā)保護(hù)啟動,進(jìn)而10 kV Ⅰ段母線所帶水泵負(fù)荷全部失電。
由于系統(tǒng)控制原因,10 kV Ⅰ段母線所帶水泵失電后,10 kV Ⅱ段母線所帶水泵大量啟動,致使瞬間啟動電流過大,進(jìn)而10 kV Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)瞬間電流過大,保護(hù)動作跳閘,10 kVⅡ段所帶負(fù)荷全部失電。
3??? 低電壓保護(hù)的作用
3.1??? 保護(hù)電動機(jī)
電網(wǎng)電壓降低時,電網(wǎng)所帶異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降,電流上升。為保護(hù)電動機(jī)設(shè)備不被燒損,當(dāng)電網(wǎng)電壓低于電動機(jī)額定電壓時,低電壓保護(hù)動作跳閘。
3.2??? 保持電網(wǎng)電壓平衡
電網(wǎng)電壓降低時,電網(wǎng)所帶異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降,而當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)時,大量電動機(jī)同時恢復(fù)轉(zhuǎn)速,使母線電壓恢復(fù)時間延長。
3.3??? 切斷不自啟電動機(jī)
根據(jù)生產(chǎn)工藝流程或者所帶設(shè)備特點(diǎn),切斷不允許自啟動電機(jī),如風(fēng)機(jī)電動機(jī)、棒磨機(jī)電動機(jī)等軟啟電機(jī)。
4??? 低電壓保護(hù)的實現(xiàn)
低電壓保護(hù)的實現(xiàn)方法有失壓線圈、失壓脫扣器、晶閘管結(jié)合電容電路、電壓測量回路結(jié)合單片機(jī)等。通常失壓線圈、失壓脫扣器、晶閘管結(jié)合電容電路投用于低壓電力系統(tǒng)甚至民用充電裝置中,電壓測量回路結(jié)合單片機(jī)通常投用于中高壓回路中。
4.1??? 失壓線圈
系統(tǒng)電壓波動、出現(xiàn)低電壓時(低電壓來臨,低于一定值時),其吸持線圈自動釋放,不需要安裝專門的低電壓保護(hù)裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是接線簡單、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是動作電壓和時間不能根據(jù)需求整定,抗電網(wǎng)波動能力差[1-2]。
4.2??? 失壓脫扣器
失壓脫扣器是電子脫扣器的一種,通常并聯(lián)在斷路器的電源測,可起到欠壓及零壓保護(hù)的作用。電源電壓正常時扳動操作手柄,斷路器的常開輔助觸頭閉合,電磁鐵得電,銜鐵被電磁鐵吸住,自由脫扣機(jī)構(gòu)才能將主觸頭鎖定在合閘位置,斷路器投入運(yùn)行。當(dāng)電源側(cè)停電或電源電壓過低時,電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力不足以克服反作用力彈簧的拉力,銜鐵被向上拉,通過傳動機(jī)構(gòu)推動自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器掉閘,起到欠壓及零壓保護(hù)作用。
4.3??? 電壓測量回路結(jié)合單片機(jī)
通過電壓測量回路將取樣電壓與單片機(jī)中設(shè)定值進(jìn)行比較,欠壓、過壓等保護(hù)均可實現(xiàn)。該方法的電壓動作值和動作時限可根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)整定。
5??? 低電壓保護(hù)的整定
電網(wǎng)電壓波動、出現(xiàn)低電壓時,系統(tǒng)中所帶電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降,而當(dāng)電壓恢復(fù)時,大量電動機(jī)同時自啟動,拉低母線電壓,瞬間電流增大,延長母線電壓恢復(fù)時間,甚至?xí)鼓妇€進(jìn)線開關(guān)跳閘,自啟動失敗。為保證重要電動機(jī)(或設(shè)備)的自啟動,在不重要電動機(jī)上(或根據(jù)生產(chǎn)工藝需求)加裝低電壓保護(hù)。通常動作電壓整定為0.6~0.7倍的額定電壓,0.5 s延時動作,跳開電動機(jī)。
6??? 原低電壓保護(hù)邏輯分析
如圖1所示,當(dāng)測量線電壓Uab、Ubc、Uac都低于整定值Udz,開關(guān)或接觸器處于合位,且有下降沿時,低電壓保護(hù)動作。為防止PT斷線誤使保護(hù)啟動,保護(hù)設(shè)置了當(dāng)單相、兩相或三相PT斷線時閉鎖低電壓保護(hù)。PT斷線出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象時,取低電壓“非”信號,閉鎖保護(hù)不動作[3]。