楊利民 賈懿會(huì)

摘 要：就PT柜二次線路保護(hù)空氣斷路器跳閘導(dǎo)致線路電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘，進(jìn)而引起整段線路跳閘失電的故障，簡(jiǎn)要說明了電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)的作用、原理，并提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：低電壓保護(hù);電動(dòng)機(jī);CT;PT

0??? 引言

大多數(shù)電動(dòng)機(jī)（尤其是大型高壓電動(dòng)機(jī)）均配有低電壓保護(hù)裝置，低電壓保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)的后備保護(hù)起著保護(hù)設(shè)備、保障重要電機(jī)正常啟動(dòng)等重要作用。但是煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等重要生產(chǎn)部門中，生產(chǎn)裝置多為一級(jí)負(fù)荷。生產(chǎn)一線的設(shè)備，電壓波動(dòng)，電機(jī)不能被切斷;停電故障，電機(jī)必須盡快投入運(yùn)行，把故障影響范圍縮到最小。10 kV供電系統(tǒng)操作頻繁、振動(dòng)大，很容易受接地、短路、斷路等因素影響發(fā)生電壓波動(dòng)、電壓信號(hào)丟失等故障，切斷電機(jī)，進(jìn)而擾亂正常的生產(chǎn)秩序，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

本文基于實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的一起故障案例，結(jié)合某煉鋼廠大負(fù)荷生產(chǎn)過程中的影響因素，分析產(chǎn)生問題的原因，并制訂具有針對(duì)性的規(guī)避措施，簡(jiǎn)單介紹措施執(zhí)行后的效果。

1??? 低電壓保護(hù)故障動(dòng)作現(xiàn)象

某日16：31：19，某廠供配電操控中心后臺(tái)報(bào)警，水處理變電所10 kV Ⅰ段發(fā)生低電壓故障報(bào)警。16：31：40，水系統(tǒng)配電室10 kV Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作跳閘。至此，10 kV Ⅰ段母線所帶5臺(tái)水泵電機(jī)因電壓低跳閘;10 kV Ⅱ段母線所帶7臺(tái)水泵電機(jī)和2#、4#、6#及8#變壓器失電，影響終端設(shè)備的正常運(yùn)行。

故障發(fā)生后，檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況。發(fā)現(xiàn)Ⅰ段母線電容器柜（+WIMPV101）至水處理補(bǔ)償室PT電壓線路電纜發(fā)生相間短路放炮，水處理10 kV配電室Ⅰ段母線電壓互感器手車上二次線路保護(hù)用空氣斷路器（以下簡(jiǎn)稱“空開”，空開額定電流為3 A）跳閘。立即組織更換短路電纜。

故障處理完畢后，16：52，水處理變電所10 kV Ⅰ段母線所帶水泵電機(jī)及Ⅱ段36個(gè)饋出線開始陸續(xù)恢復(fù)送電;17：40，水處理變電所全部恢復(fù)正常。

2??? 故障原因分析

Ⅰ段母線電容器柜（+WIMPV101）至水處理補(bǔ)償室PT電壓線路電纜發(fā)生相間短路放炮，水處理10 kV配電室Ⅰ段母線電壓互感器手車上二次線路保護(hù)用空開跳閘，影響水泵綜保采集到的系統(tǒng)電壓。綜保認(rèn)為系統(tǒng)電壓降低，低至整定值時(shí)，觸發(fā)保護(hù)啟動(dòng)，進(jìn)而10 kV Ⅰ段母線所帶水泵負(fù)荷全部失電。

由于系統(tǒng)控制原因，10 kV Ⅰ段母線所帶水泵失電后，10 kV Ⅱ段母線所帶水泵大量啟動(dòng)，致使瞬間啟動(dòng)電流過大，進(jìn)而10 kV Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)瞬間電流過大，保護(hù)動(dòng)作跳閘，10 kVⅡ段所帶負(fù)荷全部失電。

3??? 低電壓保護(hù)的作用

3.1??? 保護(hù)電動(dòng)機(jī)

電網(wǎng)電壓降低時(shí)，電網(wǎng)所帶異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電流上升。為保護(hù)電動(dòng)機(jī)設(shè)備不被燒損，當(dāng)電網(wǎng)電壓低于電動(dòng)機(jī)額定電壓時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘。

3.2??? 保持電網(wǎng)電壓平衡

電網(wǎng)電壓降低時(shí)，電網(wǎng)所帶異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，而當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)，大量電動(dòng)機(jī)同時(shí)恢復(fù)轉(zhuǎn)速，使母線電壓恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)。

3.3??? 切斷不自啟電動(dòng)機(jī)

根據(jù)生產(chǎn)工藝流程或者所帶設(shè)備特點(diǎn)，切斷不允許自啟動(dòng)電機(jī)，如風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、棒磨機(jī)電動(dòng)機(jī)等軟啟電機(jī)。

4??? 低電壓保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

低電壓保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法有失壓線圈、失壓脫扣器、晶閘管結(jié)合電容電路、電壓測(cè)量回路結(jié)合單片機(jī)等。通常失壓線圈、失壓脫扣器、晶閘管結(jié)合電容電路投用于低壓電力系統(tǒng)甚至民用充電裝置中，電壓測(cè)量回路結(jié)合單片機(jī)通常投用于中高壓回路中。

4.1??? 失壓線圈

系統(tǒng)電壓波動(dòng)、出現(xiàn)低電壓時(shí)（低電壓來臨，低于一定值時(shí)），其吸持線圈自動(dòng)釋放，不需要安裝專門的低電壓保護(hù)裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是動(dòng)作電壓和時(shí)間不能根據(jù)需求整定，抗電網(wǎng)波動(dòng)能力差[1-2]。

4.2??? 失壓脫扣器

失壓脫扣器是電子脫扣器的一種，通常并聯(lián)在斷路器的電源測(cè)，可起到欠壓及零壓保護(hù)的作用。電源電壓正常時(shí)扳動(dòng)操作手柄，斷路器的常開輔助觸頭閉合，電磁鐵得電，銜鐵被電磁鐵吸住，自由脫扣機(jī)構(gòu)才能將主觸頭鎖定在合閘位置，斷路器投入運(yùn)行。當(dāng)電源側(cè)停電或電源電壓過低時(shí)，電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力不足以克服反作用力彈簧的拉力，銜鐵被向上拉，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器掉閘，起到欠壓及零壓保護(hù)作用。

4.3??? 電壓測(cè)量回路結(jié)合單片機(jī)

通過電壓測(cè)量回路將取樣電壓與單片機(jī)中設(shè)定值進(jìn)行比較，欠壓、過壓等保護(hù)均可實(shí)現(xiàn)。該方法的電壓動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)限可根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)整定。

5??? 低電壓保護(hù)的整定

電網(wǎng)電壓波動(dòng)、出現(xiàn)低電壓時(shí)，系統(tǒng)中所帶電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，而當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，大量電動(dòng)機(jī)同時(shí)自啟動(dòng)，拉低母線電壓，瞬間電流增大，延長(zhǎng)母線電壓恢復(fù)時(shí)間，甚至?xí)鼓妇€進(jìn)線開關(guān)跳閘，自啟動(dòng)失敗。為保證重要電動(dòng)機(jī)（或設(shè)備）的自啟動(dòng)，在不重要電動(dòng)機(jī)上（或根據(jù)生產(chǎn)工藝需求）加裝低電壓保護(hù)。通常動(dòng)作電壓整定為0.6～0.7倍的額定電壓，0.5 s延時(shí)動(dòng)作，跳開電動(dòng)機(jī)。

6??? 原低電壓保護(hù)邏輯分析

如圖1所示，當(dāng)測(cè)量線電壓Uab、Ubc、Uac都低于整定值Udz，開關(guān)或接觸器處于合位，且有下降沿時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作。為防止PT斷線誤使保護(hù)啟動(dòng)，保護(hù)設(shè)置了當(dāng)單相、兩相或三相PT斷線時(shí)閉鎖低電壓保護(hù)。PT斷線出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象時(shí)，取低電壓“非”信號(hào)，閉鎖保護(hù)不動(dòng)作[3]。