淺談電源干擾造成同步電動機勵磁故障

　 邯鋼西區采用3臺鼓風機（兩臺man公司，一臺陜鼓集團）對兩座3200m3高爐進行供風，運行方式為兩用一備。通過一套變頻軟啟動裝置（abb公司）采用一拖三方式帶動三臺44mw同步電動機（abb公司）。

　　3條110kv線路分別通過3臺110/10kv，50mva變壓器接至降壓變壓器（10/2.09kv）后到變頻器，變頻器出線經升壓變壓器（2.09kv /10kv）分別到電機，等同步并網后甩開變頻器（見圖1）。

圖1 變頻軟啟動系統單線圖

　　變頻器軟啟動系統包括一套變頻器、三套通訊柜、三套勵磁柜，一套控制柜，三套160kva ups及兩套45kva ups（提供勵磁系統電源及控制系統電源）。

2 勵磁系統故障及分析

　　2009年10月18日10時11分鼓風機站1#鼓風機跳閘，勵磁柜沒有故障報警，控制柜保護系統ac800報motor1 runnng fault，經過現場對故障的分析，初步認為是勵磁柜保護出口繼電器k06回路出現虛接，瞬時失電造成k06發出跳閘指令，在對k06回路進行緊固時沒有發現線路松動現象。由于k06繼電器線圈回路串接了5個元器件，隨后認定是元器件內部接點瞬時虛接造成。19時06分啟動1#鼓風機做故障試驗（k06線圈電源摘除）ac800報出motor1 runnng fault，勵磁柜沒有報故障，跟1#鼓風機跳車時所報故障一樣。事后隨即對勵磁系統保護跳閘回路繼電器全部進行更換。勵磁保護出口回路見圖2。

圖2 勵磁保護出口回路

　　2009年11月27日17時32分，鼓風機站1#鼓風機跳車，電氣人員到現場后對勵磁柜及變頻器柜進行檢查，發現變頻器（lci）和控制柜保護系統ac800都有故障報警，且lci故障不能消除，隨即對變頻器控制柜進行檢查，18時12分檢查出g82電源模塊故障，18時25分更換完畢，變頻器控制程序正常，18時45分啟動1#風機，18時49分1#風機啟動完成，具備送風條件。

　　原因分析：變頻器柜內裝有加熱器，用于除濕。此次跳車是因為變頻器柜內加熱器短路引起變頻器控制柜g82電源模塊燒壞，由于電源模塊與1#鼓風機勵磁柜控制、保護系統電源來自同一套ups，g82電源模塊短路引發1#鼓風機勵磁柜控制系統電源波動，導致勵磁柜保護出口繼電器k06發生抖動，發出跳車指令，造成1#鼓風機事故跳車。

3 電源干擾對勵磁系統影響

　　3.1 電氣干擾對控制系統影響

　　加熱器頻繁投切工作時會產生不同的高次諧波, 這種高次諧波對電網會造成危害。plc、控制系統、保護系統電源都來自同一電網，由于其自身的信號較弱, 對工作電源的要求比較高，污染的工作電源必然引起其信號不穩定，導致集中控制系統不能正常工作。

　　集控系統的電纜和動力電纜混合敷設時，加熱器工作時還會對周圍的電氣設備產生射頻干擾，導致plc通訊中斷，執行機構無序動作等。

　　3.2 電源干擾引起的勵磁系統故障

　　綜合以往幾次及近期兩起鼓風機跳車故障，跳車時間集中在10月-次年1月份，這段時間氣候溫度較低，變頻器柜內加熱器工作幾率大為增加。由此可以看出由于加熱器工作而造成電源干擾對勵磁系統故障的影響。變頻器柜加熱系統見圖3。

圖3 變頻器柜加熱系統接線圖

　　變頻器柜內加熱器運行周期時間一般為10月-次年2月份，同時加熱器運行采用溫度、濕度自動控制方式，投切頻繁。開、斷過程中會產生大電流造成電源電壓特性變壞，與之同電網的勵磁控制、保護回路繼電器線圈電壓會出現瞬時失壓或欠壓，造成繼電器觸點動作，發出錯誤指令，造成系統誤動作。變頻器柜、勵磁柜ups系統見圖4。

圖4 變頻器柜、勵磁柜ups系統圖

　　從圖4可知lci柜內加熱器電源開關q05輔助觸點通過數字量輸入模塊di811進入電源模塊g81、g82。

　　2009年11月27日1#鼓風機跳車后發現q05開關（見圖3）無法合閘，可以判定加熱器出現短路現象。拆下q05開關后發現其絕緣老化損壞，加熱器220v電壓串入q05開關輔助觸點進入數字量輸入模塊di811、電源模塊g81、g82，最后致使q88開關跳開，g82模塊燒毀。同時由于1#鼓風機勵磁柜控制、保護電源與lci柜控制、保護電源取自同一套ups，加熱器短路電流造成整套ups出現瞬時低電壓，使得勵磁柜保護出口繼電器k06線圈（見圖2）釋放，發出rcb斷路器（見圖1）跳閘指令，最終導致1#鼓風機跳車。

4 采取防范措施

　　（1）將動力裝置的接地系統和控制裝置的接地系統分別接到不同的接地極上。接地極分開做, 做獨立接地裝置。

　　（2）將啟動變頻器（lci）柜控制系統電源和勵磁控制柜控制電源分開，保證本控制電源不穩定現象時不影響風機的運行。

　　（3）綜合邯鄲地區潮濕與低溫天數較少的氣候特點，將變頻器加熱器退出運行。

　　（4）檢查lci、ac800、勵磁柜的邏輯接地，使其共用一處接地。

　　（5）檢查lci、ac800、勵磁柜的柜體接地，確保可靠接地。

5 結束語

　　經過對變頻器系統進行全面檢查，并進行改造后，變頻器運行穩定，半年來未曾出現勵磁系統故障造成事故跳車現象。小小一個開關就會造成高爐鼓風機停車，對高爐安全、穩定生產帶來嚴重影響，進而對公司生產運營帶來劣化連鎖反應，導致重大經濟損失。因此，要抓好電氣點檢、巡檢工作，搞好點檢定修制，早發現問題、早解決問題，保證電氣設備無“病態”運行現象，從而為公司經營、發展創造良好的電力供應與保障。