ABB同步電機(jī)降壓起動投全壓動作異常分析及處理

麥浩

（廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司氣體廠，廣西防城港 538002）

1 同步電機(jī)簡介

同步電機(jī)具有轉(zhuǎn)速恒定、起動轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)、功率因數(shù)高、運(yùn)行穩(wěn)定性高等優(yōu)點，廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中。廣西鋼鐵氣體廠核心設(shè)備空壓機(jī)采用了1 臺ABB 同步電機(jī)，型號為AMS 1120 SG 6LBS，額定電壓10 kV，額定功率19 400 kW，額定轉(zhuǎn)速為1 000 r/min；該同步電機(jī)的啟動方式為異步自耦變降壓啟動，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的90%切換全壓，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后即投入勵磁牽入同步運(yùn)行。

2 故障情況

某日，氣體廠對空壓機(jī)進(jìn)行試機(jī)啟動操作，在按下啟動按鈕后空壓機(jī)自耦變輸入、輸出柜合閘，但是僅僅2 s 后，輸入、輸出柜斷開，運(yùn)行柜合閘，空壓機(jī)投全壓運(yùn)行，此時轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速90%，電網(wǎng)壓降接近保護(hù)值，電機(jī)非正常啟動。由于壓降和電流未達(dá)到保護(hù)值，所以保護(hù)未動作，電機(jī)全壓啟動至額定轉(zhuǎn)速后，電壓、電流值恢復(fù)正常，隨即停機(jī)對故障進(jìn)行處理。此故障有可能對電機(jī)造成損傷。同時，過大的壓降有可能會引起電網(wǎng)跳閘，造成其它損失。

3 原因分析

這臺同步電機(jī)配備有1臺轉(zhuǎn)速監(jiān)控器安裝在勵磁柜內(nèi)，在按下啟動按鈕的時候，監(jiān)控器上OUT1 指示燈亮，空壓機(jī)自耦變輸入、輸出柜投入，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)置值，OUT2 指示燈亮，空壓機(jī)自耦變退出，運(yùn)行柜投入，即投全壓運(yùn)行。此臺同步電機(jī)投全壓的條件為轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速90%，故通過觀察轉(zhuǎn)速監(jiān)控器來判斷故障。

通過第二次試啟動發(fā)現(xiàn)，在電機(jī)啟動1 s內(nèi)，監(jiān)控器上轉(zhuǎn)速顯示從149.5 r/min瞬間跳至2 845 r/min，并在2 s 內(nèi)轉(zhuǎn)速顯示反復(fù)隨機(jī)跳動，OUT2 指示燈在出現(xiàn)超過900 r/min 的數(shù)值后瞬間亮起，顯示擾動持續(xù)2 s 后恢復(fù)正常，這就是造成電機(jī)投全壓的直接原因。故判斷電機(jī)投全壓動作異常原因為轉(zhuǎn)速擾動所造成的，造成轉(zhuǎn)速擾動初步分析有以下因素和可能的原因：

（1）轉(zhuǎn)速信號線布置離動力電纜過近，啟動瞬間大電流造成信號線中有感應(yīng)電流，從而造成轉(zhuǎn)速擾動。

（2）信號線中屏蔽線未接地，未起到屏蔽作用，造成轉(zhuǎn)速擾動。

（3）轉(zhuǎn)速探頭故障，造成轉(zhuǎn)速有偏差。

（4）其它元件接地布置不合理。

4 解決措施

對以上可能造成的原因分析過后，開始對各疑似干擾項進(jìn)行判斷。首先是從電機(jī)到勵磁柜重新拉一根臨時信號線，遠(yuǎn)離強(qiáng)電區(qū)域，并對屏蔽線的一頭接地；同時打開勵磁機(jī)后蓋，發(fā)現(xiàn)后軸上有兩個槽，轉(zhuǎn)速探頭固定距離后軸上沿3 mm左右。工作原理為：電機(jī)后軸轉(zhuǎn)動1圈，會經(jīng)過槽2次，發(fā)生2個脈沖信號到轉(zhuǎn)速監(jiān)控器，為1圈。觀察發(fā)現(xiàn)，停下時探頭剛好處于一個槽上，廠家技術(shù)人員用塞尺在探頭下進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)動試驗，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速并無擾動現(xiàn)象，故排除第三個疑似原因。信號線布置完畢后，對同步電機(jī)勵磁柜PLC 增加一個10 s 強(qiáng)制投全壓的時間，以保護(hù)電機(jī)及電網(wǎng)不受故障的損傷，通過觀察轉(zhuǎn)速監(jiān)控器來判斷故障是否排除。隨即對電機(jī)進(jìn)行再次啟動，觀察監(jiān)控器發(fā)現(xiàn)還是出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速擾動，故排除第一和第二點疑似原因。

最后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)端的電流互感器二次線接地與高壓柜端電流互感器二次線接地均分別接在電機(jī)現(xiàn)場與高壓柜本體上，這樣兩組電壓互感器接地不在一個等電位，極易使得電壓互感器二次側(cè)有電流產(chǎn)生，造成勵磁柜內(nèi)其他元件或保護(hù)動作有擾動。隨后將兩組電壓互感器二次側(cè)接地均接回同步電機(jī)勵磁柜本體，再次啟動電機(jī)，轉(zhuǎn)速擾動消失，故障排除。接線圖見圖1。

圖1 電機(jī)端、高壓柜端電流互感器二次線接地接線圖

5 總結(jié)

通過采取以上措施，最終排除了故障。對于二次側(cè)接地，按照規(guī)程規(guī)定，均應(yīng)將接地點選在保護(hù)屏（勵磁柜）本體的接地端子排，而配電裝置只設(shè)置試驗或檢修時的安全接地點。同步電機(jī)出現(xiàn)啟動故障時，應(yīng)仔細(xì)分析，按照可能出現(xiàn)的原因逐一排查，確保安裝后的電機(jī)長期穩(wěn)定的運(yùn)行，為生產(chǎn)保駕護(hù)航。