聚合釜攪拌電機損壞原因分析

孫全成，李曉寧，孟金甫，唐文豪

（河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南平頂山 467242）

河南神馬氯堿發(fā)展公司30萬t/a PVC 工程中有10臺聚合釜電機，其中，5臺為低壓電機，功率為160 kW，自2006年投運以來，未出現(xiàn)過電機損壞現(xiàn)象。5臺為高壓雙速電動機，高攪拌電機功率為240 kW，低攪拌電機功率為60 kW，自2009年投運以來頻繁損壞，多次造成公司10 kV 系統(tǒng)單相接地，對供電帶來較大安全隱患。10 kV 系統(tǒng)分支較多，尤其聚合釜電機分支達(dá)十處之多，單相接地故障發(fā)生的概率較大，一旦出現(xiàn)單相接地故障，系統(tǒng)的相電壓將升高為線電壓，單相接地故障發(fā)生后，可能發(fā)生間歇性弧光接地，造成諧振過電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的過電壓，過電壓將進(jìn)一步使線路上的絕緣薄弱部分絕緣擊穿，造成嚴(yán)重的短路事故，還可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發(fā)生電氣火災(zāi)。發(fā)生單相接地故障時，由于配電線路接地相直接或間接對大地放電，將造成較大的電能損耗，如果按規(guī)程規(guī)定運行一段時間（不超過2 h），將造成更大的電能損耗。所以，發(fā)生單相接地故障后，必須盡快查找并消除故障，但有些高壓電機即使查找到單相接地，也不能及時停運，如聚合釜攪拌電機等。

1 高壓電機的相關(guān)規(guī)定

1.1 高壓異步電動機的啟動

如果直接全電壓啟動，啟動電流將達(dá)到額定電流的6～7倍，而啟動轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0.4～0.6倍。過大的啟動電流、過小的啟動轉(zhuǎn)矩和過長的啟動時間，都給電機和電網(wǎng)造成了極大的危害。當(dāng)電機啟動電流達(dá)到額定電流的6～7倍時，線圈發(fā)熱量是電機在正常運行時的36～49倍（平方關(guān)系），產(chǎn)生的電磁力同樣達(dá)到36～49倍。過高的溫度、過快的加熱速度、過大的溫度梯度和電磁力，產(chǎn)生了極大的破壞力，縮短了定子線圈和轉(zhuǎn)子銅條的使用壽命。

1.2 電動機的冷態(tài)和熱態(tài)

電動機停止運行后，環(huán)境溫度在25 ℃以上時，3 h以內(nèi)為熱狀態(tài)，3 h 以外為冷狀態(tài)；環(huán)境溫度在25 ℃以下時，時間減半1.5 h 以內(nèi)為熱狀態(tài)，1.5 h 以外為冷狀態(tài)。

1.3 高壓電動機啟動次數(shù)和時間間隔

正常情況下，高壓電動機在冷態(tài)下，允許啟動2次，每次間隔時間不小于5 min；在熱態(tài)下，只準(zhǔn)啟動1次。只有在事故處理以及啟動時間不超過兩三秒的電動機才允許多啟動1次。

高壓電動機需要頻繁啟動時（如做動平衡試驗時），啟動的時間間隔為：200 kW 以下的電動機，不小于0.5 h；200～500 kW 的電動機，不小于1 h；500 kW 以上的電動機，不小于2 h。

2 10 kV 系統(tǒng)及聚合釜電機的運行現(xiàn)狀

2.1 10 kV 系統(tǒng)

該公司有2條10 kV 系統(tǒng)，1套應(yīng)急柴油發(fā)電機系統(tǒng)，為保安電源。每條10 kV 系統(tǒng)上有2套PT消弧及過電壓保護器，當(dāng)10 kV 系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性孤光接地時，一套為只報警；一套為報警和動作都投運。2010年12月某日8點許，10 kV I 段多臺高壓柜報警，零序過電壓，經(jīng)值班人員到現(xiàn)場確認(rèn)發(fā)現(xiàn)，10 kV I 段B 相相電壓為零，1#PT 消弧及過電壓保護器報警動作，B 相弧光接地。經(jīng)到現(xiàn)場檢查，無斷路器跳閘及明顯的故障現(xiàn)象，初步分析為是保護誤動作，對1#PT 消弧及過電壓保護器進(jìn)行復(fù)位操作，剛一復(fù)位，保護器又動作。遂斷定有故障點。隨后，采用“拉路法”進(jìn)行排查，11時許，1#聚合釜高低攪拌切換時，10 kV 系統(tǒng)B 相相電壓突然恢復(fù)正常，緊接著又為零，判斷故障點為1#聚合釜供電回路故障。由于1#聚合釜正在運行，不能立即停運。當(dāng)日16時許，1#聚合釜出料完畢，攪拌電機停運后，系統(tǒng)立即恢復(fù)正常，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，攪拌電機B 相接地，A、C 相正常。此后，公司規(guī)定，當(dāng)啟動大型電氣設(shè)備或高壓電動機時，必須通知調(diào)度。通過此次經(jīng)驗教訓(xùn)，10 kV 系統(tǒng)再次發(fā)生單相時，查找故障點就容易多了。

2.2 聚合釜電機的運行現(xiàn)狀

該公司20萬t/a PVC 裝置中聚合釜為5臺70 m3聚合釜，配套的攪拌電機為雙速高壓電動機，高攪電機功率為240 kW，額定電流為17.4 A；低攪電機功率為60 kW，額定電流為11.7 A。高壓電動機綜合綜保器的報警設(shè)定值為：過負(fù)荷報警值為1.1 IN，延時時間為8 s；過負(fù)荷跳閘設(shè)定值為1.5 IN，延時為零秒。

每一釜料反應(yīng)過程為，高攪涂釜30 min，低攪進(jìn)料10 min，高攪反應(yīng)5 h，低攪出料1 h。清釜后開車前試驗一次低、高攪切換情況。

自2009年投運以來，多臺聚合釜攪拌電機的低攪運行時電流保持在13 A 左右，超負(fù)荷11%，甚至，有的攪拌電機至聚合釜反應(yīng)后期電流16.8 A，嚴(yán)重超負(fù)荷，高達(dá)44%。這些攪拌電機長期超負(fù)荷運行，從而引起電機繞組過熱、絕緣老化，最終造成電機繞組絕緣擊穿，發(fā)生單相間歇性孤光接地，引起PT 消弧及過電壓保護器報警動作，造成公司10 kV 系統(tǒng)單相孤光接地，給供電系統(tǒng)帶來較大的安全隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計，自2009年聚合釜投運以來，聚合釜配套攪拌高壓電機損壞情況見表1。

表1 70 m3聚合釜配套攪拌高壓電機損壞統(tǒng)計表

3 聚合釜電機頻繁損壞的原因

70 m3聚合釜配套攪拌高壓電機損壞的原因是，電動機頻繁啟動，即高低攪拌頻繁切換，配套的高壓電動機的低攪功率偏小，引起電機低攪時過負(fù)荷運行，從而造成電機繞組過熱、絕緣老化。

4 改造措施

（1）將聚合釜反應(yīng)結(jié)束后的低攪出料運行改為高攪出料運行，盡量減少高低攪拌切換次數(shù)。

（2）當(dāng)電氣人員發(fā)現(xiàn)聚合釜電機過負(fù)荷報警時，及時通知調(diào)度及聚合廠，待聚合釜停車后，查明原因后方可再次投運，禁止攪拌電機長期嚴(yán)重過負(fù)荷運行，防止攪拌電機運行中絕緣老化，造成單相接地，沖擊供電系統(tǒng)。

（3）增大聚合釜的配套高壓電動機的功率，即新購時選用高低攪功率為280 kW/70 kW。