给水泵过流跳闸事故分析

莱钢科技第4期(总第148期)给水泵过流跳闸事故分析李增光，李传纪，王新娣，关彦华，徐国强(热电厂)摘要：主要针对给水泵电机在负荷突变，变频器自动由变频运行切换到工频运行时，上级断路器过流跳闸的问题进行原因分析，并根据分析的原因进行了改造，提高了给水泵电机的运行可靠性。’关键词：变频切换工频剩余电压非同期并列过流0前言莱钢股份热电厂老区现有电动给水泵、汽动给水泵共计14台，其中4、5给水泵采用变频控制，自1999年投运以来两台给水泵均多次出现由变频运行切换到工频运行时，上级断路器过流跳闸，给水泵停运，造成锅炉给水系统因瞬间缺水而减负荷或被迫停炉事故。1事故分析1．1电动机失电瞬间正常运行的异步电动机在突然失去外加电源电压后，转子电流将在定子绕组中产生感应电压。该感应电压并不立即减小到零，而是能保持一定的时问，此电压称为失电残余电压，简称失电残压。1．1．1异步电机失电残余电压的产生异步电机突然失去外加电源电压后，定子电流突然降为零，定子电流产生的旋转磁势F也降为零；但因定转子绕组的磁通不能突变，所以对转子来说，在转子回路中产生瞬时感生电流，抵消定子电流突然消失引起磁通的变化，以维持磁通不突变。这一电流按转子绕组时间常数衰减，是缓变的直流电流。转子绕组电流产生的磁场与转子相对静止，对定子绕组则以∞转速旋转；定子绕组中感应电动势E．的频率为(1一s)(1)。，E．即为异步电机的定子端失电残余电压。一般工程上测量线电压较方便，所以这里失电残压指线电压，以Ures表示。随着转子绕组直流电流的衰减以及电机转速的下降，U的幅值作者简介：李增光(1982一)，男，2005牛业于山东水利职、学院机电一体化专业。主要从事电气没备的试验及维修工作。30不断减小，频率也不断下降。1．1．2失电残压的频率突变在异步电机失电前后，机端电压的频率将发生突变。在失电前，其频率是电源频率(50Hz)；失电后，由于转子绕组中的电流是缓慢衰减的直流电流，这时异步电机类似于同步发电机，其定子绕组失电残压频率主要由电机的结构(极对数)和转子的转速决定。如失电前电机运行的转差率S为0．04，机端电压的频率将由50Hz突然下降至48Hz。1．1．3异步电机失电残压模型对理想的三相异步电机，定子电压矩阵可写成下列形式M。=p+R。i、“6=p+R6i6；⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)“=p+RiJ式中、1I，、、l，一定子绕组磁链则电机的电压为M=“。一M6：P(q,o—)+(Ri一R6i6)1：¨6一M=p(一)+(R6i6一Ri)J⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)电机失电瞬问，定转子回路电流值、机械转速、位置角等均保留下来；失电后，定子电流变为零。根据瞬问磁链守恒原理Lfslm+Lrrlro=1l，To一=To=LUrlr=LtLrslso+Im式中I+I一分别为失电前的定子回路、转子回路电流I一失电后转子回路电流失电后，式(1)和式(2)分别变为莱钢科技2010年8月二U二)．．．⋯⋯4=u一=p(一)J其中，失电后定子磁链为由十转于电j盘为零，有0=孚则dI,=一可得。=[]，r一(Ear-Lbr)尺，，1=[】，，一(Lbr-Lcr)1Rr，rJ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(6)根据电机结构、绕组、材料等计算电机各回路电感，然后根据式(6)进行计算，可以得到电机失电残压波形。图1为Y90S一4三相异步电机失电残压仿真计算图形，可以看出，失电残压的幅值是衰减的弦波图1电机失电后定子端电压仿真波形1．1．4失电残压实验测试在电机实验室对Y90S一4三相异步电机失电前后的电机端电压(线电压)进行实测。图2为其实测数据的波形，其幅值是经传感器变换后的毫伏值(图中失电前的幅值约658V)。图2(b)是从图2(a)中截取的失电后定子电压前几周的波形。比较图1与图2(b)可见，所建立模型的计算结果与实验测试结果一致。(a)电机失电前后定子端电压波形＼、／、＼八／^＼●●●●●●-f“⋯”llI-Vt／ms(b)失电后定子电压前几周的波形图2电机失电前后定子端电压实测波形通过上面分析可知，异步电机电源失电后一段时间内，由于转子绕组电流的存在，在定子绕组中会产生感应电势即失电残压。1．2工频合闸瞬间上面对异步电动机失电瞬间的过程进行理论分析，由分析可知三相异步电动机失电瞬间的运行状态类似于三相同步发电机，那么发电机发出的三相交流电就存在一定的电压、频率和波形，当工频电源与正运行在发电机状态的三相异步电动机接通时，若此时的发电机发出的三相交流电跟工频电源相位间的电压差△u、频率差Af与波形差较大时，将会引发断路器两侧的电源瞬问出现非同期并列现象，进而引发短路器两侧的电源瞬间发生短路，当短路电流达到过流保护动作值时，断路器过流保护动作跳闸，给水泵电机失电停运。2解决方案制定