ABB同步電機降壓起動投全壓動作異常分析及處理

麥浩

（廣西鋼鐵集團有限公司氣體廠，廣西防城港 538002）

1 同步電機簡介

同步電機具有轉速恒定、起動轉矩大、過載能力強、功率因數高、運行穩定性高等優點，廣泛運用于工業生產中。廣西鋼鐵氣體廠核心設備空壓機采用了1 臺ABB 同步電機，型號為AMS 1120 SG 6LBS，額定電壓10 kV，額定功率19 400 kW，額定轉速為1 000 r/min；該同步電機的啟動方式為異步自耦變降壓啟動，轉速達到額定轉速的90%切換全壓，達到額定轉速后即投入勵磁牽入同步運行。

2 故障情況

某日，氣體廠對空壓機進行試機啟動操作，在按下啟動按鈕后空壓機自耦變輸入、輸出柜合閘，但是僅僅2 s 后，輸入、輸出柜斷開，運行柜合閘，空壓機投全壓運行，此時轉速遠遠達不到額定轉速90%，電網壓降接近保護值，電機非正常啟動。由于壓降和電流未達到保護值，所以保護未動作，電機全壓啟動至額定轉速后，電壓、電流值恢復正常，隨即停機對故障進行處理。此故障有可能對電機造成損傷。同時，過大的壓降有可能會引起電網跳閘，造成其它損失。

3 原因分析

這臺同步電機配備有1臺轉速監控器安裝在勵磁柜內，在按下啟動按鈕的時候，監控器上OUT1 指示燈亮，空壓機自耦變輸入、輸出柜投入，當轉速達到設置值，OUT2 指示燈亮，空壓機自耦變退出，運行柜投入，即投全壓運行。此臺同步電機投全壓的條件為轉速達到額定轉速90%，故通過觀察轉速監控器來判斷故障。

通過第二次試啟動發現，在電機啟動1 s內，監控器上轉速顯示從149.5 r/min瞬間跳至2 845 r/min，并在2 s 內轉速顯示反復隨機跳動，OUT2 指示燈在出現超過900 r/min 的數值后瞬間亮起，顯示擾動持續2 s 后恢復正常，這就是造成電機投全壓的直接原因。故判斷電機投全壓動作異常原因為轉速擾動所造成的，造成轉速擾動初步分析有以下因素和可能的原因：

（1）轉速信號線布置離動力電纜過近，啟動瞬間大電流造成信號線中有感應電流，從而造成轉速擾動。

（2）信號線中屏蔽線未接地，未起到屏蔽作用，造成轉速擾動。

（3）轉速探頭故障，造成轉速有偏差。

（4）其它元件接地布置不合理。

4 解決措施

對以上可能造成的原因分析過后，開始對各疑似干擾項進行判斷。首先是從電機到勵磁柜重新拉一根臨時信號線，遠離強電區域，并對屏蔽線的一頭接地；同時打開勵磁機后蓋，發現后軸上有兩個槽，轉速探頭固定距離后軸上沿3 mm左右。工作原理為：電機后軸轉動1圈，會經過槽2次，發生2個脈沖信號到轉速監控器，為1圈。觀察發現，停下時探頭剛好處于一個槽上，廠家技術人員用塞尺在探頭下進行模擬轉動試驗，發現轉速并無擾動現象，故排除第三個疑似原因。信號線布置完畢后，對同步電機勵磁柜PLC 增加一個10 s 強制投全壓的時間，以保護電機及電網不受故障的損傷，通過觀察轉速監控器來判斷故障是否排除。隨即對電機進行再次啟動，觀察監控器發現還是出現了轉速擾動，故排除第一和第二點疑似原因。

最后發現，電機端的電流互感器二次線接地與高壓柜端電流互感器二次線接地均分別接在電機現場與高壓柜本體上，這樣兩組電壓互感器接地不在一個等電位，極易使得電壓互感器二次側有電流產生，造成勵磁柜內其他元件或保護動作有擾動。隨后將兩組電壓互感器二次側接地均接回同步電機勵磁柜本體，再次啟動電機，轉速擾動消失，故障排除。接線圖見圖1。

圖1 電機端、高壓柜端電流互感器二次線接地接線圖

5 總結

通過采取以上措施，最終排除了故障。對于二次側接地，按照規程規定，均應將接地點選在保護屏（勵磁柜）本體的接地端子排，而配電裝置只設置試驗或檢修時的安全接地點。同步電機出現啟動故障時，應仔細分析，按照可能出現的原因逐一排查，確保安裝后的電機長期穩定的運行，為生產保駕護航。