聚合釜攪拌電機損壞原因分析

孫全成，李曉寧，孟金甫，唐文豪

（河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南平頂山 467242）

河南神馬氯堿發展公司30萬t/a PVC 工程中有10臺聚合釜電機，其中，5臺為低壓電機，功率為160 kW，自2006年投運以來，未出現過電機損壞現象。5臺為高壓雙速電動機，高攪拌電機功率為240 kW，低攪拌電機功率為60 kW，自2009年投運以來頻繁損壞，多次造成公司10 kV 系統單相接地，對供電帶來較大安全隱患。10 kV 系統分支較多，尤其聚合釜電機分支達十處之多，單相接地故障發生的概率較大，一旦出現單相接地故障，系統的相電壓將升高為線電壓，單相接地故障發生后，可能發生間歇性弧光接地，造成諧振過電壓，產生幾倍于正常電壓的過電壓，過電壓將進一步使線路上的絕緣薄弱部分絕緣擊穿，造成嚴重的短路事故，還可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發生電氣火災。發生單相接地故障時，由于配電線路接地相直接或間接對大地放電，將造成較大的電能損耗，如果按規程規定運行一段時間（不超過2 h），將造成更大的電能損耗。所以，發生單相接地故障后，必須盡快查找并消除故障，但有些高壓電機即使查找到單相接地，也不能及時停運，如聚合釜攪拌電機等。

1 高壓電機的相關規定

1.1 高壓異步電動機的啟動

如果直接全電壓啟動，啟動電流將達到額定電流的6～7倍，而啟動轉矩只有額定轉矩的0.4～0.6倍。過大的啟動電流、過小的啟動轉矩和過長的啟動時間，都給電機和電網造成了極大的危害。當電機啟動電流達到額定電流的6～7倍時，線圈發熱量是電機在正常運行時的36～49倍（平方關系），產生的電磁力同樣達到36～49倍。過高的溫度、過快的加熱速度、過大的溫度梯度和電磁力，產生了極大的破壞力，縮短了定子線圈和轉子銅條的使用壽命。

1.2 電動機的冷態和熱態

電動機停止運行后，環境溫度在25 ℃以上時，3 h以內為熱狀態，3 h 以外為冷狀態；環境溫度在25 ℃以下時，時間減半1.5 h 以內為熱狀態，1.5 h 以外為冷狀態。

1.3 高壓電動機啟動次數和時間間隔

正常情況下，高壓電動機在冷態下，允許啟動2次，每次間隔時間不小于5 min；在熱態下，只準啟動1次。只有在事故處理以及啟動時間不超過兩三秒的電動機才允許多啟動1次。

高壓電動機需要頻繁啟動時（如做動平衡試驗時），啟動的時間間隔為：200 kW 以下的電動機，不小于0.5 h；200～500 kW 的電動機，不小于1 h；500 kW 以上的電動機，不小于2 h。

2 10 kV 系統及聚合釜電機的運行現狀

2.1 10 kV 系統

該公司有2條10 kV 系統，1套應急柴油發電機系統，為保安電源。每條10 kV 系統上有2套PT消弧及過電壓保護器，當10 kV 系統發生單相間歇性孤光接地時，一套為只報警；一套為報警和動作都投運。2010年12月某日8點許，10 kV I 段多臺高壓柜報警，零序過電壓，經值班人員到現場確認發現，10 kV I 段B 相相電壓為零，1#PT 消弧及過電壓保護器報警動作，B 相弧光接地。經到現場檢查，無斷路器跳閘及明顯的故障現象，初步分析為是保護誤動作，對1#PT 消弧及過電壓保護器進行復位操作，剛一復位，保護器又動作。遂斷定有故障點。隨后，采用“拉路法”進行排查，11時許，1#聚合釜高低攪拌切換時，10 kV 系統B 相相電壓突然恢復正常，緊接著又為零，判斷故障點為1#聚合釜供電回路故障。由于1#聚合釜正在運行，不能立即停運。當日16時許，1#聚合釜出料完畢，攪拌電機停運后，系統立即恢復正常，現場檢查發現，攪拌電機B 相接地，A、C 相正常。此后，公司規定，當啟動大型電氣設備或高壓電動機時，必須通知調度。通過此次經驗教訓，10 kV 系統再次發生單相時，查找故障點就容易多了。

2.2 聚合釜電機的運行現狀

該公司20萬t/a PVC 裝置中聚合釜為5臺70 m3聚合釜，配套的攪拌電機為雙速高壓電動機，高攪電機功率為240 kW，額定電流為17.4 A；低攪電機功率為60 kW，額定電流為11.7 A。高壓電動機綜合綜保器的報警設定值為：過負荷報警值為1.1 IN，延時時間為8 s；過負荷跳閘設定值為1.5 IN，延時為零秒。

每一釜料反應過程為，高攪涂釜30 min，低攪進料10 min，高攪反應5 h，低攪出料1 h。清釜后開車前試驗一次低、高攪切換情況。

自2009年投運以來，多臺聚合釜攪拌電機的低攪運行時電流保持在13 A 左右，超負荷11%，甚至，有的攪拌電機至聚合釜反應后期電流16.8 A，嚴重超負荷，高達44%。這些攪拌電機長期超負荷運行，從而引起電機繞組過熱、絕緣老化，最終造成電機繞組絕緣擊穿，發生單相間歇性孤光接地，引起PT 消弧及過電壓保護器報警動作，造成公司10 kV 系統單相孤光接地，給供電系統帶來較大的安全隱患。據不完全統計，自2009年聚合釜投運以來，聚合釜配套攪拌高壓電機損壞情況見表1。

表1 70 m3聚合釜配套攪拌高壓電機損壞統計表

3 聚合釜電機頻繁損壞的原因

70 m3聚合釜配套攪拌高壓電機損壞的原因是，電動機頻繁啟動，即高低攪拌頻繁切換，配套的高壓電動機的低攪功率偏小，引起電機低攪時過負荷運行，從而造成電機繞組過熱、絕緣老化。

4 改造措施

（1）將聚合釜反應結束后的低攪出料運行改為高攪出料運行，盡量減少高低攪拌切換次數。

（2）當電氣人員發現聚合釜電機過負荷報警時，及時通知調度及聚合廠，待聚合釜停車后，查明原因后方可再次投運，禁止攪拌電機長期嚴重過負荷運行，防止攪拌電機運行中絕緣老化，造成單相接地，沖擊供電系統。

（3）增大聚合釜的配套高壓電動機的功率，即新購時選用高低攪功率為280 kW/70 kW。