三相交流電動機缺相運行及相關保護配置分析

曲曉暉 郭欣平

（神華河北國華滄東發電有限責任公司 河北 滄州 061113）

0 前言

三相交流電動機在現代工業生產中應用十分廣泛， 但三相交流電動機因缺相運行造成燒毀的事故在生產中比較多， 給企業造成較大經濟損失，針對三相交流電動機的缺相保護到底應該怎樣去配置，應該不應該投跳閘，這已經變成一個非常重要的課題，本文就某發電公司2012 年4 號機組引風機軸冷風機缺相保護的相關保護配置進行了深入探討與分析， 現就三相電動機缺相運行后燒毀的故障現象及電動機缺相時各相電流的變化和產生后果及保護相關配置展開分析如下。

1 電動機不平衡運行原因及現象分析

三相電動機缺一相無法啟動，但是三相電動機在運行中缺一相仍能運行，被稱為缺相運行。引起電動機缺相運行的原因多種多樣，可分為兩大類：

1）電源缺相：電源缺相即輸入電機的電源缺相造成，此類故障的原因一般有熔斷器或自動斷路器缺相，交流接觸器缺相，熱繼電器缺相，接線端子缺相，或是一次線路斷路；

2）電機缺相：電機缺相是因為電機過熱，或是軸承損壞，接頭松動，機械創傷，接線端子斷裂等原因造成的。

當三相電動機缺相運行時的外部現象主要有以下幾個方面：

1）電動機電流指示高出正常值或為零；

2）電動機本體及線圈溫度升高；

3）電動機振動增大，聲音異常；

4）電動機轉速下降；

5）電動機所帶負荷出力不足。

2 電動機不平衡運行時各相電流變化分析

從上述分析可知，兩種接法的電動機，當發生缺相運行時，都會使某一相繞組（三角形接法）或某兩相繞組（星形接法）的相電流和線電流增大。 如果長期缺相運行，溫度上升很快，容易燒毀電動機。 事實證明，當電動機的負載為額定負載的40%以上發生缺相運行時，繞組的相電流就會超過正常值。

圖1

圖2

3 三相交流電動機缺相故障保護現狀分析

由以上分析不難看出當三相電動機運行中發生缺相時非故障相電流均會增加，此時電動機雖然勉強能夠運行，但是長時間運行或者帶負載較大時將會燒壞電動機線圈。 針對電動機的缺相運行，目前大多數電動機均配置有電動機不平衡保護，以某發電公司二期4 號機組引風機軸冷風機保護裝置分析如下：

軸冷風機電動機保護采用保定優耐特公司生產的NUT-MMI 型馬達保護器，不平衡保護原理為通過采集三相電流后，計算出最大相電流、最小相電流、三相電流平均值，采用以下公式計算不平衡度。

表1

裝置可設定電流不平衡度，當電流不平衡度實際計算值大于裝置設定值bph%時，并且達到延時后，裝置動作于報警或跳閘。

依據以上原理對軸冷風機不平衡保護配置如下表1 所示，但是在實際的運行過程中發現，由于引風機軸冷風機電源取自電除塵PC 段母線上，該母線段還帶有電除塵高壓整流柜等設備，由于電除塵高壓整流柜設備的特殊性，當其發生電氣故障時易引起電除塵PC 段母線電壓突變下降，存在造成引風機軸冷風機三相不平衡保護動作跳閘現象發生，引風機軸冷風機備用設備此時若不能正常聯啟，將會導致引風機停運甚至造成機組停機事故。曾經發生的引風機軸冷風機跳閘實例如下：

1）2012 年7 月4 日6：58，4111 整流變二次電壓低跳閘，41 電除塵PC A 母線電壓波動，41、42 引風機的#1 軸冷風機均因三相電流不平衡跳閘，#2 軸冷風機經DCS 聯啟正常。

2）2012 年7 月21 日23:57，4212 整流變故障跳閘， 造成42 電除塵PC 母線電壓由385V 降低至376V， 引起41、42 引風機#2 軸冷風機均跳閘，聯啟#1 軸冷風機，#2 軸冷風機開關發“三相不平衡”報警。

由以上可以看出，引風機軸冷風機已經發生多次由于“不平衡保護”誤動作導致的跳閘事件，不平衡保護主要保護的是電動機的缺相運行狀態，經過深入研究探討發現，可以用過流及過熱保護來代替不平衡保護，在電動機不平衡保護退出的情況下，如果電動機發生缺相，那么非故障相電流勢必增大，如果將電動機過流保護定值進行合理的設置，那么僅過流保護完全能夠及時準確的切除故障，另外為保護電動機燒壞， 可將帶過熱曲線的過熱保護與過流保護相配合來進行，更改后的保護定值如下表1 所示。

將軸冷風機保護定值按照表1 進行更改后，對運行設備觀察發現更改后的保護定值完全能夠滿足設備的安全穩定運行要求，并經實踐證明在電動機發生缺相時也完全能夠滿足對電動機的保護。

4 結束語

綜上所述，三相交流電動機的缺相運行狀態是一種非常危險的運行狀態，由于線圈繞組電流的增大可能導致電機燒壞，因此電動機的缺相保護配置在不具備專用不平衡保護的前提下也可以采用電動機的過流保護來實現，但必須得對電動機過流保護的定制進行合理的計算與設置，并宜增加電動機過熱保護作為輔助，同時還應加強對電動機運行狀態的監測。

［1］李俊年.電力系統繼電保護[M].中國電力出版社,2001,5.

［2］鄭新才,陳剛.電機原理及其應用[M].水利水電出版社,2008,12.