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浅谈电源干扰造成同步电动机励磁故障

导读: 变频器柜内装有加热器,用于除湿。此次跳车是因为变频器柜内加热器短路引起变频器控制柜g82电源模块烧坏

1 引言
           
  邯钢西区采用3台鼓风机(两台man公司,一台陕鼓集团)对两座3200m3高炉进行供风,运行方式为两用一备。通过一套变频软启动装置(abb公司)采用一拖三方式带动三台44mw同步电动机(abb公司)。
           
  3条110kv线路分别通过3台110/10kv,50mva变压器接至降压变压器(10/2.09kv)后到变频器,变频器出线经升压变压器(2.09kv /10kv)分别到电机,等同步并网后甩开变频器(见图1)。

            图1 变频软启动系统单线图

  变频器软启动系统包括一套变频器、三套通讯柜、三套励磁柜,一套控制柜,三套160kva ups及两套45kva ups(提供励磁系统电源及控制系统电源)。
           
2 励磁系统故障及分析
           
  2009年10月18日10时11分鼓风机站1#鼓风机跳闸,励磁柜没有故障报警,控制柜保护系统ac800报motor1 runnng fault,经过现场对故障的分析,初步认为是励磁柜保护出口继电器k06回路出现虚接,瞬时失电造成k06发出跳闸指令,在对k06回路进行紧固时没有发现线路松动现象。由于k06继电器线圈回路串接了5个元器件,随后认定是元器件内部接点瞬时虚接造成。19时06分启动1#鼓风机做故障试验(k06线圈电源摘除)ac800报出motor1 runnng fault,励磁柜没有报故障,跟1#鼓风机跳车时所报故障一样。事后随即对励磁系统保护跳闸回路继电器全部进行更换。励磁保护出口回路见图2。

            图2 励磁保护出口回路

  2009年11月27日17时32分,鼓风机站1#鼓风机跳车,电气人员到现场后对励磁柜及变频器柜进行检查,发现变频器(lci)和控制柜保护系统ac800都有故障报警,且lci故障不能消除,随即对变频器控制柜进行检查,18时12分检查出g82电源模块故障,18时25分更换完毕,变频器控制程序正常,18时45分启动1#风机,18时49分1#风机启动完成,具备送风条件。
           
  原因分析:变频器柜内装有加热器,用于除湿。此次跳车是因为变频器柜内加热器短路引起变频器控制柜g82电源模块烧坏,由于电源模块与1#鼓风机励磁柜控制、保护系统电源来自同一套ups,g82电源模块短路引发1#鼓风机励磁柜控制系统电源波动,导致励磁柜保护出口继电器k06发生抖动,发出跳车指令,造成1#鼓风机事故跳车。
          
3 电源干扰对励磁系统影响
           
  3.1 电气干扰对控制系统影响
           
  加热器频繁投切工作时会产生不同的高次谐波, 这种高次谐波对电网会造成危害。plc、控制系统、保护系统电源都来自同一电网,由于其自身的信号较弱, 对工作电源的要求比较高,污染的工作电源必然引起其信号不稳定,导致集中控制系统不能正常工作。
           
  集控系统的电缆和动力电缆混合敷设时,加热器工作时还会对周围的电气设备产生射频干扰,导致plc通讯中断,执行机构无序动作等。
           
  3.2 电源干扰引起的励磁系统故障
           
  综合以往几次及近期两起鼓风机跳车故障,跳车时间集中在10月-次年1月份,这段时间气候温度较低,变频器柜内加热器工作几率大为增加。由此可以看出由于加热器工作而造成电源干扰对励磁系统故障的影响。变频器柜加热系统见图3。

            图3 变频器柜加热系统接线图

  变频器柜内加热器运行周期时间一般为10月-次年2月份,同时加热器运行采用温度、湿度自动控制方式,投切频繁。开、断过程中会产生大电流造成电源电压特性变坏,与之同电网的励磁控制、保护回路继电器线圈电压会出现瞬时失压或欠压,造成继电器触点动作,发出错误指令,造成系统误动作。变频器柜、励磁柜ups系统见图4。

            图4 变频器柜、励磁柜ups系统图

  从图4可知lci柜内加热器电源开关q05辅助触点通过数字量输入模块di811进入电源模块g81、g82。
           
  2009年11月27日1#鼓风机跳车后发现q05开关(见图3)无法合闸,可以判定加热器出现短路现象。拆下q05开关后发现其绝缘老化损坏,加热器220v电压串入q05开关辅助触点进入数字量输入模块di811、电源模块g81、g82,最后致使q88开关跳开,g82模块烧毁。同时由于1#鼓风机励磁柜控制、保护电源与lci柜控制、保护电源取自同一套ups,加热器短路电流造成整套ups出现瞬时低电压,使得励磁柜保护出口继电器k06线圈(见图2)释放,发出rcb断路器(见图1)跳闸指令,最终导致1#鼓风机跳车。
           
4 采取防范措施
           
  (1)将动力装置的接地系统和控制装置的接地系统分别接到不同的接地极上。接地极分开做, 做独立接地装置。
           
  (2)将启动变频器(lci)柜控制系统电源和励磁控制柜控制电源分开,保证本控制电源不稳定现象时不影响风机的运行。
           
  (3)综合邯郸地区潮湿与低温天数较少的气候特点,将变频器加热器退出运行。
           
  (4)检查lci、ac800、励磁柜的逻辑接地,使其共用一处接地。
           
  (5)检查lci、ac800、励磁柜的柜体接地,确保可靠接地。
           
5 结束语
           
  经过对变频器系统进行全面检查,并进行改造后,变频器运行稳定,半年来未曾出现励磁系统故障造成事故跳车现象。小小一个开关就会造成高炉鼓风机停车,对高炉安全、稳定生产带来严重影响,进而对公司生产运营带来劣化连锁反应,导致重大经济损失。因此,要抓好电气点检、巡检工作,搞好点检定修制,早发现问题、早解决问题,保证电气设备无“病态”运行现象,从而为公司经营、发展创造良好的电力供应与保障。

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