大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)短路故障分析

韓澤文

(佳木斯電機(jī)股份有限公司 黑龍江佳木斯 154002)

大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，在實(shí)際的服務(wù)中，大型高壓感應(yīng)三相電動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和維護(hù)容易、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，使得它在實(shí)際的應(yīng)用中，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。但是，在實(shí)際大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作中，它容易出現(xiàn)短路故障，一旦短路問(wèn)題出現(xiàn)，就會(huì)給大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)帶來(lái)影響，不利于電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，該文結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)短路故障進(jìn)行研究，以仿真模擬的方式，對(duì)不同短路情況進(jìn)行仿真模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障的有效分析，詳細(xì)的內(nèi)容分析報(bào)告如下[1]。

1 大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)研究

結(jié)合實(shí)際情況，可以發(fā)現(xiàn)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是化工企業(yè)中常用的電力設(shè)備，在實(shí)際的工作中，具有較好的優(yōu)點(diǎn)，能夠符合實(shí)際應(yīng)用的基本需求。同時(shí)，實(shí)際工作中，大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，具有安全性好、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，滿足化工生產(chǎn)的基本需求。同時(shí)，該項(xiàng)設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用中，不僅有著成熟的技術(shù)，還有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，能夠隨著不同場(chǎng)合、不同運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整相應(yīng)的運(yùn)行情況，從而滿足實(shí)際應(yīng)用的基本需求，提升生產(chǎn)效率。

結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)原理進(jìn)行分析，其中具體原理，可以參考如下公式。

結(jié)合上述內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理，為了滿足實(shí)際計(jì)算需求，需要公式中的相應(yīng)字母，都具有相應(yīng)的意義，其中，U1、I1、R1、X1、E1分別描述定子繞組端電壓、定子電流、定子繞組電阻、定子繞組漏抗和電子繞組電動(dòng)勢(shì)。再進(jìn)一步對(duì)公式進(jìn)行分析，可以得到Im、Zm、I26、R26、X26、E26等分別描述激磁電流、定子阻抗、轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)子繞組電阻，轉(zhuǎn)子繞組漏抗和轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)。再進(jìn)一步分析，可以得到s、F1、F2、Fm等分別描述，轉(zhuǎn)差率、定子磁動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和激磁磁動(dòng)勢(shì)等內(nèi)容[2]。

但是大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在實(shí)際的工作中，容易受到短路故障的影響，一旦發(fā)生短路，大型高壓三相電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行就會(huì)受到干擾，甚至造成嚴(yán)重的安全事故，不利于大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。實(shí)際的短路時(shí)，可能會(huì)給電動(dòng)機(jī)和整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)影響，直接造成電器參數(shù)和機(jī)械參數(shù)發(fā)生變化，從而給整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)影響，甚至，短路故障發(fā)生后，還容易造成大沖擊電流和脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而給電動(dòng)機(jī)和整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)影響。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的處理，需要結(jié)合實(shí)際情況，采取適宜的控制措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)短路的控制，降低短路對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響，確保電動(dòng)機(jī)能夠處于正常工作狀態(tài)，降低安全隱患，降低質(zhì)量隱患，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)相應(yīng)企業(yè)的積極、健康發(fā)展。

2 短路故障研究

結(jié)合大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本情況，對(duì)短路故障進(jìn)行仿真模擬分析，從而得到如表1 所示的參數(shù)情況，按照表1的參數(shù)，對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的短路故障進(jìn)行模擬分析，詳細(xì)的內(nèi)容分析如下。

表1 大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)情況

以表1 的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，展開(kāi)對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模擬，從而得到具體的模型圖，通過(guò)仿真模擬獲取到大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本情況。集合基本情況，進(jìn)一步對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究，并對(duì)短路故障進(jìn)行進(jìn)一步的研究與分析，旨在明確短路的基本情況，降低電動(dòng)機(jī)的故障概率，提高電動(dòng)機(jī)的服務(wù)能力。

2.1 短路故障的類(lèi)型

結(jié)合電動(dòng)機(jī)的基本情況，進(jìn)一步對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常狀態(tài)進(jìn)行研究，從而得到電動(dòng)機(jī)的正常狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程，需要0.3 s 的時(shí)間；同時(shí)，電流、速度和轉(zhuǎn)矩等的初始狀態(tài)都比較大，因?yàn)槌跏紶顟B(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為0，轉(zhuǎn)差率為1，電樞電壓亦為0，所以為了滿足實(shí)際需求，要求電動(dòng)機(jī)處于正常工作狀態(tài)，各參數(shù)采取不同的分析方法，可以獲取相應(yīng)的數(shù)值、具體情況，電子電流誤差在5.23%，轉(zhuǎn)子的速度誤差為0.68%；另外，電磁轉(zhuǎn)矩誤差為5.66%，轉(zhuǎn)子電流誤差為2.4%。由此可見(jiàn)，該分析方法能獲取較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，誤差都在10%之內(nèi)，說(shuō)明這種參數(shù)獲取的方法較為合適，能夠獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，符合實(shí)際需求[3]。

（1）單向短路。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的基本情況，可以得到電動(dòng)機(jī)發(fā)生的故障，其中包括單向短路故障，因?yàn)閱蜗蚨搪饭收系拇嬖?，?huì)給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)影響。同時(shí)，以A相為例，可以得到轉(zhuǎn)子電流和定子電流都超出正常電流的10 倍左右，同時(shí)還持續(xù)了一段時(shí)間，這樣就會(huì)導(dǎo)致繞組的溫度升高，導(dǎo)致絕緣下降，進(jìn)而給電動(dòng)機(jī)的使用壽命帶來(lái)影響，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的服務(wù)能力，甚至還容易造成嚴(yán)重的安全事故。當(dāng)事故發(fā)生后，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)繞組發(fā)生變化，出現(xiàn)燒毀或變形的情況，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的正常工作。結(jié)合仿真模擬的基本情況，可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子抖動(dòng)約在0.4 s之后，才趨向短路穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）兩相短路。這需要以A、B相為例，展開(kāi)相應(yīng)的仿真模擬，從仿真模擬的結(jié)果中，可以看出轉(zhuǎn)子電流和定子電流都是初始正常電流的6倍，同時(shí)，還會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。這種情況下，就會(huì)造成大電流的出現(xiàn)，進(jìn)而給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)影響，導(dǎo)致繞組絕緣受到影響，引起電動(dòng)機(jī)溫度升高，繞組絕緣損壞等問(wèn)題。同時(shí)，由仿真模擬結(jié)果中，能夠發(fā)現(xiàn)，其他參數(shù)也具有巨大的變化，如此一來(lái)，就給電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行帶來(lái)了影響，不利于大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行[4]。

（3）三相短路。結(jié)合實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)三相短路也是大型高壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的短路情況，經(jīng)過(guò)仿真模擬后，可以得到三相短路的基本情況；進(jìn)一步研究，能夠發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流和定子電流均為0；再進(jìn)行分析，可以得到轉(zhuǎn)速劇增的情況。這種情況的發(fā)生，就能夠造成電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)飛車(chē)的情況，這種情況嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無(wú)法正常工作，不利于電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定與可靠。

通過(guò)對(duì)上述3 種短路情況的分析，發(fā)現(xiàn)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的短路故障，可以分為3種形式，分別為單相短路、兩相短路和三相短路。這樣的短路故障發(fā)生，都會(huì)給大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)帶來(lái)影響，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，不利于電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作。所以，要結(jié)合實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)短路故障的處置，降低短路對(duì)電動(dòng)機(jī)影響，從而使得電動(dòng)機(jī)在實(shí)際的服務(wù)中，能夠保持較好的工作狀態(tài)，排除各類(lèi)干擾因素的影響，降低安全事故的發(fā)生概率，確保相關(guān)行業(yè)的積極健康發(fā)展[5]。

2.2 短路仿真計(jì)算

結(jié)合上述分析結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)短路進(jìn)行仿真計(jì)算，從而得到不同情況的計(jì)算結(jié)果。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)短路分為上述的幾種短路情況，這樣的電流和額定轉(zhuǎn)矩分別為1.12 A 和73.46 kN·m。先對(duì)單相短路進(jìn)行分析，從得到相應(yīng)的結(jié)果，進(jìn)而得到，最大電流為8 951.05 A，約為初始額定電流7.98倍左右，進(jìn)一步進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)矩瞬時(shí)最大值為300.35 kN·m，可以得到結(jié)果是電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩的4.09 倍左右。按照單相短路的基本方式，進(jìn)行進(jìn)一步分析，可以得到兩相短路和三相短路的基本情況，從而得到表2所示的計(jì)算結(jié)果。

表2 單相短路、兩相短路和三相短路的計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可以得到大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在實(shí)際的工作中，受到短路的影響相對(duì)較大，所以為了保證電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要結(jié)合實(shí)際情況，采取適宜的檢測(cè)手段，對(duì)電動(dòng)機(jī)的線路進(jìn)行檢測(cè)，確保線路處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，進(jìn)而降低短路故障的發(fā)生概率，并且通過(guò)合理的研究，明確線路的基本情況，確保在短路故障發(fā)生后，能夠在第一時(shí)間找對(duì)短路的故障點(diǎn)，并采取有效的處置措施，降低短路故障的持續(xù)時(shí)間，確保電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定與安全。為了提高監(jiān)控效率，可以配合電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作情況，合理對(duì)信息技術(shù)進(jìn)行利用，通過(guò)信息技術(shù)的合理使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的有效監(jiān)測(cè)，從而滿足實(shí)際工作的基本需求，降低短路故障發(fā)生概率，確保在短路故障發(fā)生后，相關(guān)維護(hù)人員能夠第一時(shí)間接收到故障報(bào)警信號(hào)，并采取適宜的處置方式，降低短路故障帶來(lái)的影響，保證電動(dòng)機(jī)能夠處于較好的工作狀態(tài)[6-7]。通過(guò)上述方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速查找，再配合相應(yīng)工作人員的快速處理，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障的有效處理，確保電動(dòng)機(jī)處于良好的工作狀態(tài)，降低安全故障降低安全隱患所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。一般情況下，按照上述方式，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障的快速處置，確保線路的安全與可靠。另外，為了提高電路的安全系數(shù)，還需要定期進(jìn)行檢修工作，通過(guò)檢修工作的合理實(shí)施，有效對(duì)短路進(jìn)行控制，降低短路的發(fā)生概率。

3 結(jié)語(yǔ)

該文結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)短路故障進(jìn)行分析，先結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究，對(duì)電動(dòng)機(jī)的原理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，之后，再對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行仿真模擬，通過(guò)仿真模擬，研究電動(dòng)機(jī)的短路故障情況，確認(rèn)短路故障，可以分為單相短路、兩相短路和三相短路這3種情況，并針對(duì)短路情況，采取適宜的處置方式，降低短路故障對(duì)大型高壓三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響，確保電動(dòng)機(jī)的功能與可靠，滿足實(shí)際應(yīng)用的基本需求。