發(fā)電廠直流電機(jī)啟動(dòng)控制問題及對策探討

摘要：本文闡述了發(fā)電廠直流電機(jī)啟動(dòng)原理及注意問題，并通過實(shí)例對發(fā)電廠直流電機(jī)啟動(dòng)異常問題的原因及處理對策進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠直流電機(jī)；啟動(dòng)異常；處理對策

在火力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，廣泛使用的備用蓄電池組動(dòng)力系統(tǒng)中，所配備的直流電動(dòng)機(jī)，在斷電情況下為維持發(fā)電機(jī)組油潤滑功能。需要迅速投入備用電源。但由于直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，所需電流是額定電流的6-8倍，對備用蓄電池組沖擊較大。及易造成電動(dòng)機(jī)線圈燒塤、損壞充電器、電路由于電流過大導(dǎo)致斷路，出現(xiàn)這些現(xiàn)象時(shí)無法使設(shè)備正常運(yùn)行。本文闡述了發(fā)電廠直流電機(jī)啟動(dòng)原理及注意問題，并通過實(shí)例對發(fā)電廠直流電機(jī)啟動(dòng)異常的原因及對策進(jìn)行了探討，以供參考。

一、發(fā)電廠直流電機(jī)的啟動(dòng)原理

與交流電機(jī)一樣，直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，也應(yīng)符合兩個(gè)基本要求：一是要有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；二是啟動(dòng)電流不能超過安全范圍。直流電機(jī)在啟動(dòng)的瞬間，轉(zhuǎn)子還未轉(zhuǎn)動(dòng)，反電勢尚未建立（E=0），即在額定電壓下直接啟動(dòng)，此時(shí)啟動(dòng)電流為Ist=U/Ra。由于直流電機(jī)電樞繞組的電阻Ra很小，因此啟動(dòng)電流Ist非常大，一般高達(dá)額定電流In的10～20倍，嚴(yán)重超過了電機(jī)換向的啟動(dòng)電流要求。同時(shí)，電樞電流過大必然產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)的機(jī)械突然遭受巨大的沖擊，從而損壞電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)機(jī)械，因此，必須對啟動(dòng)電流的大小加以限制。一般采取在電樞電路內(nèi)串接啟動(dòng)變組器（多級啟動(dòng)）的方法限制啟動(dòng)電流，使得啟動(dòng)電流Ist=（1.5～2.5）In。

二、發(fā)電廠直流電機(jī)的啟動(dòng)控制應(yīng)注意問題

（一）直流電機(jī)的接線

發(fā)電廠一般采取并激式直流電機(jī)，其電樞端子為H1和H2并激式繞組的端子為B1和B2，它的接線方式是H1并接B1后接直流電源的正極，H2并接B2后接直流電源的負(fù)極。

（二）降低直流電機(jī)的起動(dòng)電流

一般除了小于4KW的直流電機(jī)可以直接起動(dòng)外，所有的直流電機(jī)的起動(dòng)都應(yīng)把起動(dòng)電流降到電機(jī)的額定電流的2倍以下。要降低起動(dòng)電流，一般要在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，在電樞回路內(nèi)，串入起動(dòng)電阻來限制起動(dòng)電流或在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，降低電機(jī)的起動(dòng)電壓來限制起動(dòng)電流。由于在電樞回路中串入起動(dòng)電阻，使用設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)可靠，所以被普遍采用。對于220V、11KW的直流電機(jī)：直流電機(jī)的額定電流：Ie=11000/220=50（A）；估計(jì)額定運(yùn)行時(shí)的內(nèi)阻壓降約為8%的額定電壓，那么直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻：Rs=0.08ⅹ220/50=0.352（Ω）；電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流：IQ=220/Rs=220/0.352=625（A）；直接起動(dòng)電流是電動(dòng)機(jī)額定電流的2倍多，足以損壞電樞繞組。當(dāng)串聯(lián)一級3Ω的電阻進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流：IQ1=220/（Rs+0.352）=220/（3+0.352）=65（A）該起動(dòng)電流既可以達(dá)到起動(dòng)要求，又達(dá)到了降低電流的目的。

三、發(fā)電廠直流電機(jī)的啟動(dòng)控制出現(xiàn)異常問題及處理對策實(shí)例分析

某發(fā)電廠1～5號機(jī)組各安裝了1臺(tái)主機(jī)直流油泵電機(jī)，由上海南洋公司生產(chǎn)，型號為ZBL4-180-21，功率為15kW，額定電流為76A，額定轉(zhuǎn)速為2950r/min。運(yùn)行方式設(shè)置為：機(jī)組運(yùn)行期間作為備用，但每月定期啟動(dòng)一次。一次在對3號機(jī)組的主機(jī)直流油泵電機(jī)例行試啟檢查，在啟動(dòng)時(shí)，主接觸器出現(xiàn)了反復(fù)吸合抖動(dòng)現(xiàn)象，電機(jī)啟動(dòng)異常。隨后電氣專業(yè)組對控制回路進(jìn)行徹底檢查，在檢查期間曾更換1個(gè)新接觸器進(jìn)行現(xiàn)場試啟（拆下的接觸器經(jīng)檢查與新接觸器參數(shù)相同，其吸合電壓為130V，返回電壓為110V），在接觸器吸合抖動(dòng)幾下之后，接觸器自保持，電機(jī)試啟成功且能夠平穩(wěn)運(yùn)行，可以判定電機(jī)完好。后進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，但主接觸器反復(fù)吸合抖動(dòng)，仍然不能正常啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程中，用數(shù)字式萬用表測量就地控制柜的母線電壓，發(fā)現(xiàn)電壓在啟動(dòng)時(shí)最低為110V。為進(jìn)一步確認(rèn)啟動(dòng)過程中就地控制柜的直流電源電壓下降的原因，專業(yè)組決定對1～5號主機(jī)直流油泵電機(jī)的啟動(dòng)電壓進(jìn)行錄波。對比1～5號發(fā)電機(jī)主機(jī)直流油泵啟動(dòng)過程的錄波圖可知，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)線電壓均有不同程度的降低，其中3號主機(jī)直流油泵電機(jī)的降幅最大，降至81V（僅為啟動(dòng)前電壓的1/3），降幅達(dá)155V，而其他電機(jī)的進(jìn)線電壓的最小降幅也有100V左右。因此，在直流電機(jī)啟動(dòng)過程中，進(jìn)線電壓明顯降低為其共性問題（1～5號發(fā)電機(jī)的進(jìn)線電壓依次為120V、139V、81V、96V、92V）。啟動(dòng)時(shí)電壓為最低點(diǎn)，隨后逐漸上升至一定值，啟動(dòng)接觸器1C動(dòng)作切除啟動(dòng)電阻，電壓會(huì)有不同程度的下降，最后逐漸上升至額定電壓值。針對電機(jī)啟動(dòng)異常的問題，通過增大啟動(dòng)電阻的方法解決。此方法不會(huì)增加新的投資，只需將啟動(dòng)電阻改接。圖1為啟動(dòng)電阻連接片示意圖，只需接入不同的端子，即可調(diào)節(jié)啟動(dòng)電阻的大小。由3～5號機(jī)組的主機(jī)直流油泵啟動(dòng)錄波分析，只需將現(xiàn)有的1片電阻增加為4片電阻，即可達(dá)到預(yù)期目的。計(jì)算過程如下：

單根電纜電阻如公式（4）所示：RL=ρL/S（4）

其中，ρ=0.0175Ω·mm2/m（銅）；L=100m；S=25mm2。

故電纜總電阻可計(jì)算為：RL總=（0.0175×100/25×2=0.14Ω（5）

改接后總啟動(dòng)回路電阻（電樞電阻R1太小，可略去不計(jì)）：

Ra=（1.1/20×4=0.055×4=0.22Ω（6）

則電源刀閘電壓（即錄波電壓）為：UX=U·（R1+Ra/R1+Ra+RL）=220×0.22/（0.14+0.22）=134V（7）

從以上計(jì)算結(jié)果分析，改接后啟動(dòng)電壓應(yīng)在134V左右，高于接觸器的返回電壓110V，可以避免接觸器的合閘抖動(dòng)，此方法可行。

3～5號主機(jī)直流油泵調(diào)整啟動(dòng)電阻后的實(shí)際錄波電壓分別為：128V、143V、130V，均高于接觸器的返回電壓110V，從改接后至今均未再出現(xiàn)接觸器抖動(dòng)情況，證明改造是成功的。

四、結(jié)語

總之，直流電機(jī)作為發(fā)電廠的重要輔機(jī)設(shè)備，可以保障機(jī)組停備用期間各系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。尤其當(dāng)汽、機(jī)油泵類直流電機(jī)出現(xiàn)故障后，更要第一時(shí)間采用故障錄波手段，全面核對、分析控制回路和各元件，逐一排查引起電機(jī)故障的可能原因，不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)和工藝流程，保證直流電機(jī)的正常工作。

（作者單位：江西省豐城市江西贛能股份豐城二期發(fā)電廠）

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