淺談高壓電機的保護控制及其運行維護

劉煒

摘要：近些年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，高壓電機的自動化控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，對于進一步促進高壓電機保護，提高電機設(shè)備的運行效率起到了較大的積極作用。文章對高壓電機的自動化控制技術(shù)及電氣調(diào)試進行了分析和研究，以加強高壓電機的自動化控制技術(shù)研究及電氣調(diào)試管理，更好的促進電機設(shè)備運行質(zhì)量及效率。

關(guān)鍵詞：高壓電機;保護控制;運行維護

引言

異步電機主要用于電動機，由于它的原理是用電磁感應(yīng)原理制成的，所以它又叫感應(yīng)電動機，它是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種電機。發(fā)電廠中絕大部分電機是來拖動鍋爐和汽機附屬設(shè)備的旋轉(zhuǎn)機械。異步電機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、效率較高、堅固耐用等優(yōu)點，因此得到了廣泛應(yīng)用。但隨著我國對工業(yè)技術(shù)水平要求的不斷提高，異步電動機也逐漸表現(xiàn)出了功率因數(shù)低，啟動電流大，運行中從電網(wǎng)吸收的無功功率較多以及不能在較廣泛的范圍內(nèi)經(jīng)濟、平滑地調(diào)速等缺點，給電網(wǎng)帶來了嚴重的負擔。雖然有上述缺點，但據(jù)統(tǒng)計異步電機生產(chǎn)總?cè)萘考s占電機制造工業(yè)生產(chǎn)總?cè)萘康?5%，這也充分說明異步電機應(yīng)用的廣泛性和在國民經(jīng)濟中的重要地位。

1高壓電機的應(yīng)用發(fā)展概述

改革開放以來，我國的經(jīng)濟社會取得了飛速的發(fā)展和進步，工業(yè)化進程的速度正在不斷加快。在這一背景下，我國的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模正在迅速增大，高壓電機在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛。與低壓電機相比，高壓電機能夠?qū)κ褂弥械闹T多不合理之處進行改善，因而表現(xiàn)出了明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，用其代替低壓電機在工業(yè)生產(chǎn)中進行應(yīng)用得到了越來越多人的認可。本文對高壓電機的保護控制原理進行了分析，并對其電氣調(diào)速技術(shù)進行了探討，希望對普及高壓電機的相關(guān)知識理論以及可以更好地使用和利用它能夠有所幫助。

2保護控制原理

2.1直接啟動控制原理

對于高壓電機的直接啟動，主要是采用真空接觸器直接啟動與綜合保護控制器相結(jié)合的方式，通過電TA和零序電TA采樣電路，將工作電流及漏電電流輸送至綜合控制器，從而實現(xiàn)對電機運行狀態(tài)的監(jiān)測分析和判斷。在這一過程中，一旦電機出現(xiàn)過流、漏電等異常故障，就可以聯(lián)動啟動真空接觸器的動作，通過切斷電機電源的方式來達到保護目的。當電機的運行電源被切斷后，就可以及時通過報警信息來通知相關(guān)人員進行處理，直到故障被有效地診斷和排除后，再對真空接觸器進行閉合，使電機恢復(fù)運行。

2.2變頻啟動控制原理

隨著科技的進步，電機的控制原理和技術(shù)也在不斷發(fā)展，目前對于高壓電機，已經(jīng)發(fā)展出了大功率高壓等級的IGBT開關(guān)管，進而可以實現(xiàn)對高壓變頻器的直接控制。通過利用變頻器內(nèi)嵌入的微機系統(tǒng)，能夠?qū)GBT管的啟、停進行快速控制，而高壓交流電的頻率和電壓幅值，則可以憑借內(nèi)部程序和外圍電路進行控制，進而實現(xiàn)控制高壓交流電機的軟啟動、軟停車以及調(diào)速的目的。

現(xiàn)實中，當高壓變頻電機運行在高頻和低頻階段時，需要對其進行變頻調(diào)控。當高壓電機運行在低頻階段時，會產(chǎn)生高壓奇次諧波，進而導(dǎo)致運行溫度升高，而這就會影響到電機的使用時間;而當高壓電機運行在高頻階段時，因為軸承承受的轉(zhuǎn)速會較高，所以極易導(dǎo)致故障，使得電機的正常運行受到影響。在這種情況下，就需要對高壓電機進行變頻調(diào)控，這主要是借助直接啟動控制方式或軟啟動控制器來實現(xiàn)。

現(xiàn)代化的高壓變頻電機內(nèi)部都集成了單片機，可以對包括頻率信號在內(nèi)的各種信號進行采集、分析和輸出，進而實現(xiàn)自動化智能控制。當出現(xiàn)變頻電流時，多個開關(guān)功率管可以串聯(lián)起來工作，進而保障電機的起步和運行電壓始終處于正常范圍內(nèi)，保證電機在需要的運行頻率下正常工作。

3高壓電機的自動化控制技術(shù)

3.1直接啟動技術(shù)

高壓電機的設(shè)計過程包含很多方面，在直接設(shè)計過程中涉及到必須結(jié)合綜合保護器和真空接觸器，并確保零序電和采樣電路的直接作用，這樣才能有效控制電流，使高壓電力中的工作、漏電電流輸入到綜合保護器中，然后傳入信號輸入端，這時，相關(guān)電機設(shè)備的運行狀態(tài)就被綜合保護器實時監(jiān)控起來了。在高壓電機運行狀態(tài)下，如果出現(xiàn)電力故障性問題，包括短路、漏電等，故障元件接觸器會立刻切斷電源，并第一時間將故障性問題上報控制中心，控制中心在對故障問題進行排查處理時，必須確保高壓電機設(shè)備和綜合保護控制器等裝置處于靜止狀態(tài)，進而可以高效率解決故障問題。

3.2變頻啟動技術(shù)

通常所說的高壓和低壓變頻器指的是，對電機直接性進行控制的電源，而且是高壓電源。隨著我國工業(yè)科技水平的不斷提升，晶體管開關(guān)管得到了有效開發(fā)和質(zhì)的提升，這里包括了高電壓、大功率等級的雙極性的部件，它能推使高壓交流電在二極管內(nèi)進行有效整流，并轉(zhuǎn)變成高壓直流電。此時，絕緣柵雙極性的高壓開關(guān)管能夠有足夠的電力保證，確保碰觸運行狀態(tài)平穩(wěn)，進而產(chǎn)生三相類高壓電源（交流電），在流經(jīng)電抗器并被濾波處理后，便產(chǎn)生了變頻三項電（交流電），進而可以確保高壓電機正常、安全、穩(wěn)定的運行。

除了上述描述外，開啟、斷開高壓管（絕緣柵雙極性），主要是由變頻器的主控制中心即信息控制中心進行控制，而高壓電流則是被變頻器的主控制程序和外部線路控制，這樣的設(shè)計看起來比較繁瑣，但是它能夠很好的保證高壓電機開啟、運轉(zhuǎn)、斷開等一系列運行狀態(tài)和過程的安全、有效的控制。

3.3啟動條件確認

高壓電機在不同的運行環(huán)境下，啟動前的各項必備條件也不同，這里的運行環(huán)境主要是指高壓電機所要拖動設(shè)備的性能和狀態(tài)等。高壓電機在常規(guī)條件下運行，需要的條件包括電機、潤滑油、軸承的溫度以及需要確認盤車電機是否脫開等。通常情況下會設(shè)計一個儀器即儀表控制器來確認高壓電機啟動前的條件，直到所有條件確認符合運行要求后，發(fā)出開關(guān)信號，這樣電機才會被允許啟動。目前來說，功能越強大、要求穩(wěn)定性越高的設(shè)備對高壓電機啟動前條件確認也越多越復(fù)雜。

3.4軟起動控制

在使用軟起動器起動電動機時，晶閘管的輸出電壓會逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全部導(dǎo)通，電動機便工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑起動，降低起動電流，避免起動過流跳閘。待電機達到額定轉(zhuǎn)速時，起動過程結(jié)束。起動過程結(jié)束后，軟起動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，此策略可有效降低晶閘管的熱損耗并延長軟起動器的使用壽命，在提高其工作效率的同時規(guī)避了諧波的產(chǎn)生。

結(jié)語

對于高壓電機的電氣調(diào)試過程，需要針對三相直流電阻、繞組極性以及高壓耐壓等三個方面進行測試，這也是調(diào)試最核心的部分。測試從電源開始，在電流經(jīng)過操作臺后對其進行變壓處理，然后進行數(shù)值測試。為了提升調(diào)試過程中的安全性，在測試中要將所有涉電設(shè)備都進行有效的接地處理。同時，在進行調(diào)試的過程中，要確保電壓緩慢穩(wěn)定的上升，保持高壓電流表指針的穩(wěn)定。最后，要利用高壓耐壓方法對高壓變頻器、綜合保護器等高壓電機的核心部件進行測試。

參考文獻

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