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[摘要]本文从分析供配电系统故障对电动机的影响着手,较全面地分析了各种电动机再起动的方法及技术,重点介绍了电压与电流控制式电动机群再起动方法及可编程序控制器电动机群再起动技术,以及如何选择电动机再起动的方法与技术。
[关键词]电动机；再起动供配电系统故障
随着工业的发展,企业内具有数千台电动机的供配电系统已屡见不鲜。如此庞大的供配电系统发生故障的概率是很高的,一旦发生故障就会造成几十台甚至几百台电动机停止运行。目前电动机再起动的方法及技术有许多种,而且各有千秋,如何根据经济技术比较确定企业需要的电动机再起动方法与技术是一个摆在我们面前的关键问题。
一、供配电系统故障对电动机供电回路的影响
供配电系统故障的不同对电动机供电回路的影响也不一样,再起动处理的方法也应有区别。供配电系统故障分单相接地、两相短路、三相短路、对称及不对称等多种故障形式,但对电动机供电回路的影响主要取决于故障的时间及电压降低的幅度。我们常见的有以下三种情况:
1、瞬时欠压(Voltage Sag)是瞬时的电压降低,而不是电压的消失,其过程分为电压降低与电压恢复两部分。供配电系统发生故障的瞬时,由于感应电动机转子的磁链不能突变,原有的电流将继续存在,并在定子绕组端子间感应电压。该感应电压并不立即下降,而且能保持相当长时间,此电压称为残余电压。由于残余电压的存在,如果电源断开后,很快又再次合闸,将出现较大的合闸冲击电流及冲击转矩,冲击大小由合闸瞬间电动机的残余电压大小及相位决定。
2、短时失压与瞬时欠压的区别在于残余电压是否消失。短时失压是电压降低至消失而后电压才恢复。产生的原因主要是继电保护时差配合等原因无法实现快速切除故障。故障发生瞬间,电动机的电流与转矩陡然增大,然后逐渐振荡衰减,而残余电压和转速也开始逐渐下降。电源恢复瞬间,电动机的电流与转矩也会迅速增大,然后逐渐振荡衰减,而转速也开始逐渐上升,经过短时的振荡后稳定在某一数值上。
供配电系统发生短时失压时,低压电动机交流接触器已断开,非再起动的高压电动机均跳闸,电动机转速下降很多,此时BZT等保护可立即动作。母线电压恢复后,电动机再起动技术的处理应是将全部参加再起动的电动机再起动,但采用的电动机再起动方法与技术不同再起动的过程也各异。
3、长期失压是指供配电系统电压消失时间通常大于10秒的故障。当电动机所在的母线发生长期无法恢复的故障时,电动机已全部停止运转。为了防止电动机随供配电系统的恢复同时再起动而造成的设备事故及人身伤亡,必须清除全部电动机的再起动信息。
二、电动机再起动方法
1.无控式再起动方法
在供配电系统故障后电压恢复瞬时,按电动机的运行信息,立即将所有参加再起动的电动机全部同时再起动既为无控式再起动方法。该方法电路简单,使用电器元件很少,费用低,但存在不少缺点。比如:受到供配电系统容量的限制不能完成全部运行电动机均参加再起动;可因电动机残余电压而产生电流及转矩冲击;由于多台电动机同时起动会产生很大的非周期冲击电流,可能造成变压器跳闸,同时也会造成电动机端电压显著下降,電动机最大转矩低于负载转矩,使再起动失败;无法防止短时再次再起动以及再起动时间过长。
2、可控式再起动方法
(1)时差控制式电动机群分批再起动
时差控制式电动机群分批再起动方法是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的多个批次,每台电动机固定在一个批次中,每批再起动电动机固定一个再起动时间,各批次再起动时间有一个时差,而且再起动时间越长时差越大。
时差控制式电动机群分批再起动的优点是控制方法简单,主要缺点是时差难以选择。时差选大了会使再起动过程拖延很长时间,最后一批再起动电动机几乎是在完全停转的情况下满载起动,这使得许多电动机因过电流而跳闸;时差选小了会出现相邻批次的再起动电流叠加,造成母线电压下降。
(2)电压控制式电动机群分批再起动
电压控制式电动机群再起动方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次,每台电动机也固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压,故障后电压恢复时用再起动电动机群的母线电压控制各批电动机完成再起动任务。该方法与电压与电流控制式电动机群再起动方法相比简单一点,但因为在再起动过程中再起动电流的变化很大,而母线电压变化较小,仅用母线电压控制很难实现监测电动机的再起动状态。
(3)电压与电流控制式电动机群分批再起动
与上述两种方法一样,该方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次,每台电动机也固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压,而在故障后电压恢复时是用再起动电动机群的母线电压与母线总电流共同控制各批电动机完成再起动任务的。
在再起动过程中始终检测再起动电动机群的母线电压与母线总电流,如母线电压与母线总电流满足了再起动要求就立即起动下一批电动机,直至再起动完成。
(4)电压与电流计算式电动机群分批再起动
电压与电流计算式电动机群分批再起动对电动机群没有固定的分批,供配电系统电压恢复后,该方法立即将停运的电动机按重要性及负载性质等条件排好再起动的顺序,根据预先设定的再起动最大电流Im及母线恢复电压计算出第一批应再起动的电动机的容量及台数,并立即再起动第一批机群。然后检测再起动电动机群的母线电压及母线总电流,根据检测结果计算出下一批应再起动的电动机的容量和台数,并立即再起动该批电动机,以此类推,直至全部电动机再起动结束。
电压与电流计算式电动机群分批再起动是目前最合理的再起动方法。
三、结束语
企业必须首先提高对供配电系统电气设备维护及管理工作,以提高供配电系统的可靠性及供电质量,但供配电系统的故障是不能完全避免的。电动机的再起动技术是对供配电系统故障后的补救措施之一,目的是进一步提高供配电系统对电动机供电的可靠性,因此要求用于电动机再起动技术的元件及设备的可靠性应非常高,否则电动机再起动技术就失去了应有的价值。企业选择电动机再起动方法与技术时应进行经济技术比较,根据再起动电动机的重要性、数量及供配电系统故障后对企业造成的安全及经济损失等方面确定最佳的再起动方法与技术。
[关键词]电动机；再起动供配电系统故障
随着工业的发展,企业内具有数千台电动机的供配电系统已屡见不鲜。如此庞大的供配电系统发生故障的概率是很高的,一旦发生故障就会造成几十台甚至几百台电动机停止运行。目前电动机再起动的方法及技术有许多种,而且各有千秋,如何根据经济技术比较确定企业需要的电动机再起动方法与技术是一个摆在我们面前的关键问题。
一、供配电系统故障对电动机供电回路的影响
供配电系统故障的不同对电动机供电回路的影响也不一样,再起动处理的方法也应有区别。供配电系统故障分单相接地、两相短路、三相短路、对称及不对称等多种故障形式,但对电动机供电回路的影响主要取决于故障的时间及电压降低的幅度。我们常见的有以下三种情况:
1、瞬时欠压(Voltage Sag)是瞬时的电压降低,而不是电压的消失,其过程分为电压降低与电压恢复两部分。供配电系统发生故障的瞬时,由于感应电动机转子的磁链不能突变,原有的电流将继续存在,并在定子绕组端子间感应电压。该感应电压并不立即下降,而且能保持相当长时间,此电压称为残余电压。由于残余电压的存在,如果电源断开后,很快又再次合闸,将出现较大的合闸冲击电流及冲击转矩,冲击大小由合闸瞬间电动机的残余电压大小及相位决定。
2、短时失压与瞬时欠压的区别在于残余电压是否消失。短时失压是电压降低至消失而后电压才恢复。产生的原因主要是继电保护时差配合等原因无法实现快速切除故障。故障发生瞬间,电动机的电流与转矩陡然增大,然后逐渐振荡衰减,而残余电压和转速也开始逐渐下降。电源恢复瞬间,电动机的电流与转矩也会迅速增大,然后逐渐振荡衰减,而转速也开始逐渐上升,经过短时的振荡后稳定在某一数值上。
供配电系统发生短时失压时,低压电动机交流接触器已断开,非再起动的高压电动机均跳闸,电动机转速下降很多,此时BZT等保护可立即动作。母线电压恢复后,电动机再起动技术的处理应是将全部参加再起动的电动机再起动,但采用的电动机再起动方法与技术不同再起动的过程也各异。
3、长期失压是指供配电系统电压消失时间通常大于10秒的故障。当电动机所在的母线发生长期无法恢复的故障时,电动机已全部停止运转。为了防止电动机随供配电系统的恢复同时再起动而造成的设备事故及人身伤亡,必须清除全部电动机的再起动信息。
二、电动机再起动方法
1.无控式再起动方法
在供配电系统故障后电压恢复瞬时,按电动机的运行信息,立即将所有参加再起动的电动机全部同时再起动既为无控式再起动方法。该方法电路简单,使用电器元件很少,费用低,但存在不少缺点。比如:受到供配电系统容量的限制不能完成全部运行电动机均参加再起动;可因电动机残余电压而产生电流及转矩冲击;由于多台电动机同时起动会产生很大的非周期冲击电流,可能造成变压器跳闸,同时也会造成电动机端电压显著下降,電动机最大转矩低于负载转矩,使再起动失败;无法防止短时再次再起动以及再起动时间过长。
2、可控式再起动方法
(1)时差控制式电动机群分批再起动
时差控制式电动机群分批再起动方法是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的多个批次,每台电动机固定在一个批次中,每批再起动电动机固定一个再起动时间,各批次再起动时间有一个时差,而且再起动时间越长时差越大。
时差控制式电动机群分批再起动的优点是控制方法简单,主要缺点是时差难以选择。时差选大了会使再起动过程拖延很长时间,最后一批再起动电动机几乎是在完全停转的情况下满载起动,这使得许多电动机因过电流而跳闸;时差选小了会出现相邻批次的再起动电流叠加,造成母线电压下降。
(2)电压控制式电动机群分批再起动
电压控制式电动机群再起动方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次,每台电动机也固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压,故障后电压恢复时用再起动电动机群的母线电压控制各批电动机完成再起动任务。该方法与电压与电流控制式电动机群再起动方法相比简单一点,但因为在再起动过程中再起动电流的变化很大,而母线电压变化较小,仅用母线电压控制很难实现监测电动机的再起动状态。
(3)电压与电流控制式电动机群分批再起动
与上述两种方法一样,该方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次,每台电动机也固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压,而在故障后电压恢复时是用再起动电动机群的母线电压与母线总电流共同控制各批电动机完成再起动任务的。
在再起动过程中始终检测再起动电动机群的母线电压与母线总电流,如母线电压与母线总电流满足了再起动要求就立即起动下一批电动机,直至再起动完成。
(4)电压与电流计算式电动机群分批再起动
电压与电流计算式电动机群分批再起动对电动机群没有固定的分批,供配电系统电压恢复后,该方法立即将停运的电动机按重要性及负载性质等条件排好再起动的顺序,根据预先设定的再起动最大电流Im及母线恢复电压计算出第一批应再起动的电动机的容量及台数,并立即再起动第一批机群。然后检测再起动电动机群的母线电压及母线总电流,根据检测结果计算出下一批应再起动的电动机的容量和台数,并立即再起动该批电动机,以此类推,直至全部电动机再起动结束。
电压与电流计算式电动机群分批再起动是目前最合理的再起动方法。
三、结束语
企业必须首先提高对供配电系统电气设备维护及管理工作,以提高供配电系统的可靠性及供电质量,但供配电系统的故障是不能完全避免的。电动机的再起动技术是对供配电系统故障后的补救措施之一,目的是进一步提高供配电系统对电动机供电的可靠性,因此要求用于电动机再起动技术的元件及设备的可靠性应非常高,否则电动机再起动技术就失去了应有的价值。企业选择电动机再起动方法与技术时应进行经济技术比较,根据再起动电动机的重要性、数量及供配电系统故障后对企业造成的安全及经济损失等方面确定最佳的再起动方法与技术。