西門子同步電機失步跳閘故障處理

李金原

1.故障現象

山鋼股份濟南分公司氣體廠1#20000m3/h制氧機的配套空壓機主電機，采用西門子成套設備完成同步電機的變頻軟啟動和勵磁控制。2012年5月28日4∶05，該空壓機主電機故障停機，主電機控制柜OP17面板顯示如下信息。

4∶04∶45 036 Synchronous motor Reverse Power

4∶04∶49 027 Synchronous motor Out-of-step

2.故障分析

根據面板信息判斷空壓機跳閘停機的原因是同步電機失步。為明確造成電機失步的原因，首先通過主電機電氣控制系統的上位機查看電機運行記錄，調取停機前1h的電網電壓和電機定子電流的歷史趨勢曲線。檢查外部電網電壓和空壓機負荷情況，確認空壓機失步跳閘前后無外部電網波動和負荷調整，系統電壓、電機運行有功功率趨勢平穩，據此初步判斷是系統內部故障。分析西門子主電機控制柜S7-300 PLC控制程序，理清電機失步跳閘的控制邏輯。失步判斷功能塊FB26相關程序段見圖1，其中XPQ_R為無功功率實際值，XPA_R為有功功率實際值，FOOSTEP為失步跳閘輸出；T25為無功功率＞3600kV·A且有功功率＞4500kW的計時器，設定值3s，T26為無功振蕩的計時器，設定值15s；#TEMP0～#TEMP3為內部臨時變量。由程序段邏輯可知，當XPA_R＞4500kW且XPQ_R＞3600kV·A條件同時滿足時，#TEMP0置1，T25開始計時，#TEMP0和#TEMP3滿足條件使#TEMP1置1，驅動T26開始計時。若XPA_R＞4500kW且XPQ_R＞3600kV·A條件滿足持續3s，則T25驅動FOOSTEP失步跳閘輸出，電機失步跳閘。若上述條件未持續滿足3s，則T26持續15s計時等待，如果15s內上述條件再次滿足，則T26與#TEMP1滿足條件使#TEMP2置1，驅動FOOSTEP失步跳閘輸出，電機失步跳閘。

由程序分析可知，失步跳閘邏輯有兩個判據：①判據1，無功功率＞3600kV·A，同時有功功率＞4500kW，持續時間超過3s；②判據2，15s內無功功率＞3600kV·A，有功功率＞4500kW的條件出現2次，即無功出現振蕩。……