黃龍灘電廠3、4號機調速器油壓裝置動力電源空開跳閘原因幾點分析

廖慧敏

（湖北黃龍灘水力發電廠，湖北　十堰　442000）

黃龍灘電廠3、4號機調速器油壓裝置動力電源空開跳閘原因幾點分析

廖慧敏

（湖北黃龍灘水力發電廠，湖北十堰442000）

摘要：本文介紹黃龍灘電廠3、4號機調速器油壓裝置電機動力電源開關跳閘問題，分析了具體原因，并提供了解決方案。

關鍵詞：電機；星三角啟動；接觸器；跳閘；軟啟動器

1　引言

油壓裝置作為水電廠最重要的輔助設備之一，它為調速系統提供安全、可靠、穩定的壓力油源，以實現水輪發電機組的開停機、頻率和負荷調節等功能。油壓裝置能否穩定運行，直接影響水輪機調速器的穩定運行。

2　設備現狀

黃龍灘電廠3、4號機組油壓裝置是西安江河電站技術開發有限責任公司生產的，型號YZK，該油壓裝置采用高性能PLC為核心控制單元，主要采集壓力，油位等信號，控制設備有2臺油泵電機（容量30KW），對應兩個溢流閥，和一臺補氣裝置。通過壓力和油位，實現油壓裝置的自動補油、自動補氣、保證調速器油壓系統的可靠運行。下圖為原理接線圖，J2為PLC開出接點，當壓力降低到啟動值時，PLC開出J2接通，當壓力達到停泵值時，J2復歸。

圖1　動力及二次原理控制圖

3　故障現象

黃龍灘電廠3、4號機與2005年6月相繼投產發電，投運至今，兩臺機調速器油壓裝置曾出現多次動力電源空開跳閘現象，通過更換自動空氣開關，更換接觸器，PLC修改溢流閥卸荷時間，都只是短暫解決問題，并沒有徹底解決根本問題。

4　原因分析

通過設備實際原理圖可知，動力電源空開跳閘原因有三點：

（1）空開本身原因：電機啟動瞬間啟動電流值過大，通常考慮為額定電流值4-7倍，如果配置空開額定值不能躲過啟動電流值，則可能出現過流跳閘。

電機容量30KW于三相平衡電路而言，三相電機功率的計算公式是：p=1.732iucosφ

式中：p為電機功率u為線電壓380v，cosφ是電機功率因素，一般取0.75。由三相電機功率公式可推出線電流公式：

電機的線電流：i=p/1.732ucosφ=30000/1.732*380*0.75=30000/493.62=60A，由于電機的啟動電流很大，是工作電流的4到7倍，所以還要考慮電機的啟動電流，但啟動電流的時間不是很長，一般在選擇導線時只按1.3到1.7的系數考慮。取1.5，那么電流就是90A應該就可以。實際現場開關100A，完全滿足該電機運行參數，因此開關選型不合適，不大可能。

（2）帶載啟動：電機帶載啟動值時，啟動電流將比空載大很多，可能引起空開跳閘。

但實際PLC流程為：當壓力低時，啟動油泵前，先打開溢流閥，3秒后啟動油泵，讓油泵空載啟動至額定轉速，5秒后再關閉溢流閥，油泵再帶載運行。

為防止5秒電機還沒完全至額定轉速，將PLC流程修改為，油泵啟動后8秒再關溢流閥。但在實際運行過程中空開繼續有跳閘現象。

（3）星三角啟動切換原因造成的：具體動作過程：壓力達到油泵啟動值時，溢流閥打開后，PLC開出J2，接觸器KM和KMY線圈同時獲電吸合，KM和KMY主觸頭閉合，電動機接成Y降壓啟動。與此同時，時間繼電器KT的線圈獲電，KT動斷（常閉）觸頭延進斷開，KmY線圈斷電釋放，KT動合（常開）觸頭延時閉合，KM△線圈獲吸合，電動機定子繞組Y自動換接成△，時間繼電器KT的觸頭延時動作時間，由電動機容量及啟動時間的快慢等決定。

通過動作過程和圖1原理圖可知，可能出現下面兩種情況。

（1）電源通過空開至電機，當電機轉速至額定時，星型換為三角啟動，但是在轉換瞬間，如果KMY未跳開（或拉弧路，由于電機感性負載），KM△合上就會造成電源短路，空開必然跳閘。由于使用過程中，接觸器經常拉弧，造成接點毛刺加劇，更加容易引起拉弧現象。

（2）星形接觸器分閘后三角形接觸器還沒有吸合這段時間內，電動機本身存在的一個反電動勢（殘壓），當三角形接觸器合閘瞬間，如果系統電壓與電動機殘壓的相位剛好相反，那么合閘瞬間必然會有一個很大的沖擊電流（類似于發電機的非同期合閘），導致斷路器保護動作跳閘。這就是為什么高壓電機設計快切裝置的原因了。

（3）分析總結：正對以上幾點，維護人員進行如下措施：1）更換較大容量空開，但是這一現象還存在；2）將溢流閥關閉時間調整為10S，即保證電機星三角轉換后，電機已正常額定轉動才帶載，避免了帶載啟動，但是這一現象還存在；3）對星三角轉換接觸器進行更換，這一現象能運行一段時間，但幾個月之后還會出現。

5　解決方案

出現這種問題主要原因還是設備選型問題，油壓裝置電機容量較大，星三角啟動不適合用較大容量電機。

電機容量較大時，一般采用軟起動器,使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。

6　結束語

電動機星三角降壓控制應用于很多場合，但容量較大時建議采用軟啟動器控制方式，避免了轉換時的較大反電勢的可能，從而保證了設備運行的可靠性。

參考文獻：

［1］王建.實用電工手冊［Z］.中國電力出版社.

［2］李鳳林.電工基礎知識［M］.中國勞動社會保障出版社.

［3］YZK-1-2 油壓裝置自動控制系統使用說明書［Z］.西安江河技術開發有限責任公司.