摘要：本文從分析供配電系統故障對電動機的影響著手,較全面地分析了各種電動機再起動的方法及技術,重點介紹了電壓與電流控制式電動機群再起動方法及可程式序控制器電動機群再起動技術,以及如何選擇電動機再起動的方法與技術。
關鍵詞：電動機 再起動供配電系統故障
隨著工業的發展,企業內具有數千臺電動機的供配電系統已屢見不鮮。如此龐大的供配電系統發生故障的概率是很高的,一旦發生故障就會造成幾十臺甚至幾百臺電動機停止執行。目前電動機再起動的方法及技術有許多種,而且各有千秋,如何根據經濟技術比較確定企業需要的電動機再起動方法與技術是一個擺在我們面前的關鍵問題。
一、供配電系統故障對電動機供電迴路的影響
供配電系統故障的不同對電動機供電迴路的影響也不一樣,再起動處理的方法也應有區別。供配電系統故障分單相接地、兩相短路、三相短路、對稱及不對稱等多種故障形式,但對電動機供電迴路的影響主要取決於故障的時間及電壓降低的幅度。我們常見的有以下三種情況:
1.瞬時欠壓(Voltage Sag)是瞬時的電壓降低,而不是電壓的消失,其過程分為電壓降低與電壓恢復兩部分。供配電系統發生故障的瞬時,由於感應電動機轉子的磁鏈不能突變,原有的電流將繼續存在,並在定子繞組端子間感應電壓。該感應電壓並不立即下降,而且能保持相當長時間,此電壓稱為殘餘電壓。由於殘餘電壓的存在,如果電源斷開後,很快又再次合閘,將出現較大的合閘衝擊電流及衝擊轉矩,衝擊大小由合閘瞬間電動機的殘餘電壓大小及相位決定。
2.短時失壓與瞬時欠壓的區別在於殘餘電壓是否消失。短時失壓是電壓降低至消失而後電壓才恢復。產生的原因主要是繼電保護時差配合等原因無法實現快速切除故障。故障發生瞬間,電動機的電流與轉矩陡然增大,然後逐漸振盪衰減,而殘餘電壓和轉速也開始逐漸下降。電源恢復瞬間,電動機的.電流與轉矩也會迅速增大,然後逐漸振盪衰減,而轉速也開始逐漸上升,經過短時的振盪後穩定在某一數值上。
供配電系統發生短時失壓時,低壓電動機交流接觸器已斷開,非再起動的高壓電動機均跳閘,電動機轉速下降很多,此時BZT等保護可立即動作。母線電壓恢復後,電動機再起動技術的處理應是將全部參加再起動的電動機再起動,但採用的電動機再起動方法與技術不同再起動的過程也各異。
3.長期失壓是指供配電系統電壓消失時間通常大於10秒的故障。當電動機所在的母線發生長期無法恢復的故障時,電動機已全部停止運轉。為了防止電動機隨供配電系統的恢復同時再起動而造成的裝置事故及人身傷亡,必須清除全部電動機的再起動資訊。
二、電動機再起動方法
1.無控式再起動方法
在供配電系統故障後電壓恢復瞬時,按電動機的執行資訊,立即將所有參加再起動的電動機全部同時再起動既為無控式再起動方法。該方法電路簡單,使用電器元件很少,費用低,但存在不少缺點。比如:受到供配電系統容量的限制不能完成全部執行電動機均參加再起動;可因電動機殘餘電壓而產生電流及轉矩衝擊;由於多臺電動機同時起動會產生很大的非週期衝擊電流,可能造成變壓器跳閘,同時也會造成電動機端電壓顯著下降,電動機最大轉矩低於負載轉矩,使再起動失敗;無法防止短時再次再起動以及再起動時間過長。
2.可控式再起動方法
(1)時差控制式電動機群分批再起動
時差控制式電動機群分批再起動方法是預先將全部參加再起動的電動機分為固定的多個批次,每臺電動機固定在一個批次中,每批再起動電動機固定一個再起動時間,各批次再起動時間有一個時差,而且再起動時間越長時差越大。
時差控制式電動機群分批再起動的優點是控制方法簡單,主要缺點是時差難以選擇。時差選大了會使再起動過程拖延很長時間,最後一批再起動電動機幾乎是在完全停轉的情況下滿載起動,這使得許多電動機因過電流而跳閘;時差選小了會出現相鄰批次的再起動電流疊加,造成母線電壓下降。
(2)電壓控制式電動機群分批再起動
電壓控制式電動機群再起動方法也是預先將全部參加再起動的電動機分為固定的許多批次,每臺電動機也固定在一個批次中。正常執行時監測電動機群的母線電壓,故障後電壓恢復時用再起動電動機群的母線電壓控制各批電動機完成再起動任務。該方法與電壓與電流控制式電動機群再起動方法相比簡單一點,但因為在再起動過程中再起動電流的變化很大,而母線電壓變化較小,僅用母線電壓控制很難實現監測電動機的再起動狀態。
(3)電壓與電流控制式電動機群分批再起動
與上述兩種方法一樣,該方法也是預先將全部參加再起動的電動機分為固定的許多批次,每臺電動機也固定在一個批次中。正常執行時監測電動機群的母線電壓,而在故障後電壓恢復時是用再起動電動機群的母線電壓與母線總電流共同控制各批電動機完成再起動任務的。
在再起動過程中始終檢測再起動電動機群的母線電壓與母線總電流,如母線電壓與母線總電流滿足了再起動要求就立即起動下一批電動機,直至再起動完成。
(4)電壓與電流計算式電動機群分批再起動
電壓與電流計算式電動機群分批再起動對電動機群沒有固定的分批,供配電系統電壓恢復後,該方法立即將停運的電動機按重要性及負載性質等條件排好再起動的順序,根據預先設定的再起動最大電流Im及母線恢復電壓計算出第一批應再起動的電動機的容量及臺數,並立即再起動第一批機群。然後檢測再起動電動機群的母線電壓及母線總電流,根據檢測結果計算出下一批應再起動的電動機的容量和臺數,並立即再起動該批電動機,以此類推,直至全部電動機再起動結束。
電壓與電流計算式電動機群分批再起動是目前最合理的再起動方法。
三、結束語
企業必須首先提高對供配電系統電氣裝置維護及管理工作,以提高供配電系統的可靠性及供電質量,但供配電系統的故障是不能完全避免的。電動機的再起動技術是對供配電系統故障後的補救措施之一,目的是進一步提高供配電系統對電動機供電的可靠性,因此要求用於電動機再起動技術的元件及裝置的可靠性應非常高, 否則電動機再起動技術就失去了應有的價值。企業選擇電動機再起動方法與技術時應進行經濟技術比較,根據再起動電動機的重要性、數量及供配電系統故障後對企業造成的安全及經濟損失等方面確定最佳的再起動方法與技術。