基于油泵异步电动机故障保护电流及整定分析

269企业导报2011年第6期基于油泵异步电动机故障保护电流及整定分析浦红军张世民（中国石化西北油田分公司，新疆乌鲁木齐841600）【摘要】本文分析了油井泵三相异步电动机故障电流，并通过检测电动机的过电流程度，实现短路速断保护，并采用等效电流的方法准确计算电动机的过负荷特性，实现堵转、过载不平衡运行的反时限保护。【关键词】故障电流分析；三相异步电动机；保护电流整定分析目前，国内用于电动机保护的电器品种很多，形式多种多样，其保护原理主要分为两类：一类为取温度信号的保护类型；另一类为取电流信号的保护类型，电流信号的保护类型比较常用。一、高压电动机故障发生部位（一）定子部位定子故障主要有以下几种情况：（1）定子线曙主绝缘和匝问绝缘薄弱处的绝缘层磨损。（2）定子部线曩连接线烧损，绑扎不牢，垫块松动。（3）定子线圈引线截面小，引线接点开焊，有的引线鼻藏面也小。（二）转子部位（1）转子鼠笼条松动、断裂和开焊。（2）运行中转子铁心松动变形，凹凸不平．造成扫膛或振动。（3）电动机轴承质量缺陷。如发热，漏油，轴套松动、轴承脱落下沉以及运行中轴承烧毁等。（三）定子故障原因分析定子线圈故障原因、定子线圈绝缘材料老化是运行多年的电机会自然出现的。但老化的速度程度与运行工况等条件有很大影响。客观上燃煤电厂各种拖动电机的运行环境恶劣，高温潮湿空气中的化学物质及粉尘含量大，均是加速绝缘层老化腐蚀的外界因索。其次是使用维护不善，有些电动机在启动时对风机挡板开度机械负荷等来调节好，延长了启动时间，甚至转不起来，引起长时间过电流使线圈的温升过高，加之机内积粉导致通风不良，更加速绝缘层过热老化。过大的启动电流则引起端部连线和引线接头处过热开焊。当绝缘老化严重，强度不够时，即发生短路击穿。有的电机制造工艺差，端部和槽部线圈固定绑扎不牢，导致振动磨损使绝缘层破坏而击穿。其中定子线圈、连接线和引出线圈定不牢不仅是造成线圈主绝缘磨损击穿的主要原因，同时也是匝问绝缘损坏和连接线断股的原因之一。（四）转子断条故障原因电动机在窟动时转子导条受到内应力、电磁力、离心力、扭转应力等的作用，各种力对转子都是造成断条的直接或间接原因。电动机在运行时转子导条内有较大的交变电流。尤其是导条与端环在截面的反复作用下，个别导条在端部会产生金属疲劳，对于翩造质量不良的电机，就在导条与瑞环联接处形成裂纹，随着裂纹的不断扩展，当应力摄太值超过其疲劳极限时，就发生疲劳断裂和开焊，并造成定子扫膛。事实说明，转子故障绝大多数是由于设计不当和制造质量不良引起的。二、三相异步电动机的故障分析异步电动机的故障可分为对称性故障和不对称性故障。1．对称故障（过载，堵转，三相短路等）。其特征是三相电流主要为正序电流，这类故障对电动机的损害可以通过过流程度来反映，当电动机对称过载时，电流一般在1.2～5倍的额定电流；堵转情况下，电流的大小近于电动机的起动电流，一般在5～7倍的额定电流，三相短路时电流大约为8～12倍的额定电流。2．不对称故障（断相、不平衡运行、两相短路等）。往往并不出现高倍的过电流，以检测电动机过流信号为基础的保护这类故障往往不太有效，根据对称分量法，当电动机发生各类不对称故障时，除了会影响过电流外，还会出现负序及零序电流分量，这两个分量在正常运行时很小或基本为零。异步电动机发生各类不对称故障时，输出功率、输出转矩减少，总损耗增加，为了维持实际输出功率或输出转矩，势必要增大转差率S，这就使电动机电流进一步增大。对异步电动机，转子对负序电流和正序电流所表现的电阻之比为：KR=R2/R2（1）=（1.25～6）（1）转子损耗（主要是铜耗）与其电阻成正比，故数值相同的负序电流的损耗近似于正序电流的损耗的倍，对电动机的定子绕组而言，由于正序，负序阻抗相等，故数值相同的正序电流和负序电流产生的定子铜耗相同，若不考虑负序电流的热效应，在某些故障情况下，可能有时定子过流不是很大，但转子温度却已达到危险值。所以，为了对电动机提供更为全面，准确的保护，本文提出采用等效电流的方法，分别求出电动机电流的正序分量和负序分量，然后把负序电流的热效应扩大倍，求得一个等效电流，用这个等效电流作为电动机过负荷保护的计算电流，等效电流计算方法为：Iq=12+222（2）技术市场270企业导报2011年第6期式中Iq——等效电流；I1——正序电流分量；K2=（3～6）；I2——负序电流分量。三、三相异步电动机的保护电流整定计算三相异步电动机的负序、零序电流分量及过流程度的不同组合关系与电动机的故障之间具有很好的对应关系，而且，基于电动机的过流、负序和零序电流的故障特征，基本上覆盖了电动机的常见故障。过负荷保护。过负荷保护主要针对的是过载情况，依据的是电动机的允许过负荷特性。电动机的允许过负荷特性是指其过负荷量与允许过负荷之间的关系，是由