朱海云
摘要：本文通过一故障实例，分析了高压同步电机的启动电阻在运行中错误地投入到主回路的故障原因，从技术和管理两个方面介绍解决和防范措施。
关键词：高压同步电机；三相降压液阻；主断路器；星点断路器
工厂企业常采用10kV电压等级的同步电机（又称“高压同步电机”）作为大型水泵和风机的驱动装置。由于大型水泵和风机的启动负载力矩比较大，使得高压同步电机的启动过程比较困难和复杂。如果直接启动，启动过程中产生的大电流势必会对整个电网及同网的其它用电设备造成不良的冲击和影响，因此高压同步电机不能直接启动。一般场合通常采用降压异步启动的方法来完成高压同步电机的启动。这种启动方法，电机启动时降压电阻与电机定子绕组串联后接至l0kV电压，降压电阻在电机的启动过程中限制启动大电流。当电机启动到“亚同步”时，系统适时把降压电阻从主回路中切除，投入励磁，电机牵入同步，启动过程结束。电机一旦进入同步运行状态后，三相降压电阻就不得再投入，否则将影响电机的正常运行。
但是，武钢某厂就发生了几次高压同步电机在正常运行状态下，三相降压电阻又被错误地串入定子绕组的故障现结合图1和图2控制原理简图，从设备管理和技术措施两个方面来分析故障原因和解决方案。
一、控制原理简介
电机定子绕组启动和运行均采用Y型接法。启动前，主断路器1DL和星点断路器2DL均处于分闸状态，隔离开关G已闭合，假设合闸联锁条件1LS和2LS均正常，即图1中的常开接点1LS和2LS闭合，允许1DL和2DL按工艺要求进行正常合闸。首先，由操作人员发出主断路器1DL合闸指令，图1中的常开接点1HZ闭合，1DL的合闸线圈1HX得电吸合使主断路器1DL合闸。这时2DL仍处于分闸状态，三相降压液阻YZ与高压同步电机M的定子绕组串联构成Y型接法接在I0kV电源上。励磁回路LC暂未投入，转子主极靴上的鼠笼启动绕组产生启动力矩，电机开始按异步电动机原理和方式进入降压启动状态。随着电机转速的升高，液阻的阻值由调节电机D自动调节减小。当电机转速升至“亚同步”时，控制系统适时发出星点断路器2DL合闸指令。图1中的常开接点2HZ闭合，2DL的合闸线圈2HX得电吸合使星点断路器2DL合闸，同时励磁回路LC投入。2DL合闸后，不仅将液阻YZ短接，而且闭合的2DL同时又成为同步电机三相定子绕组Y型接法的中性点—星点，电机在全压和励磁的共同作用下被“牵入”同步，完成电机的启动过程，电机进入同步转速的正常运行状态。
二、故障主要原因分析
1．原设计存在缺陷。从以上控制原理分析可知，正常情况下，主断路器1DL合闸接通I0kV电源后，1DL的常开辅助接点闭合，使图2所示的中间继电器KA1吸合。KA1吸合后，其常开接点闭合又使图1中的中间继电器KA2吸合，KA2的常闭接点断开，切断星点断路器2DL分闸线圈2FX的接通电路。这种设计有以下两种功能。
(1)用KA2的常闭接点断开2FX的接通电路，以确保在1DL已经合闸的状态下，控制系统决不能做出2DL的分闸动作，以防止电机在已处于同步转速运行状态下发生液阻YZ误投故障。
(2)在停车时，先完成1DL分闸动作，再由1DL的常开接点断开中间继电器KA1和KA2，然后才能做2DL的分闸动作，以确保1DL先分闸，2DL后分闸的控制顺序。
由此可以看出原设计是将图2中的KA1和图1中的KA2这两个继电器作为主断路器1DL的状态标志器。正常情况下，KA1,KA2继电器的状态应该与主断路器1DL的状态完全一致。
这种设计存在的缺陷是：若出现图2熔断器FU断路或其它开路故障时，即便是1DL仍闭合，KA1也将因失电而释放并使KA2也释放。这时两个继电器的状态与1DL的状态相反，错误地发出了2DL分闸指令，液阻YZ被错误地投入到主回路。这就是故障原因。
2．由于管理职能的划分，图1和图2所示的设备分属于两个部门，设备安装在两个地点。当某一方的设备出现故障，如果发现不及时或双方信息沟通不畅，都会给故障的判断和排除造成影响。
在三相降压液阻YZ被错误地投入到主回路时，控制系统对此又无任何报警信号，使得故障持续时间较长。YZ阻值通常很小，这期间，流经YZ的较大电流产生的热量很快就将液阻介质液体煮沸蒸发，严重地影响了设备的正常运行和设备使用寿命。
三、解决方案
通过以上分析可知，为防止这种故障发生，其关键是确保KA1和KA2这两个继电器与主断路器1DL的状态保持一致。基于此考虑，我们在尽量少改动其它线路的情况下，将1DL的一组备用辅助常开接点1DL＊直接用来代替图1中的常开接点KA1（如图3所示），这样不仅使KA2继电器更能直接又真实地反映1DL的状态，而且免去了图2所示的一级信号传递，提高了控制系统的可靠性。自从该方案实施后再未发生此类故障，而且图1所示设备（隔离开关G和主断路器1DL除外）均安装在一个主电室内，属于生产厂负责维护和管理的范畴，有利于设备管理和技术维护。在此基础上，再进一步完善故障报警系统，同时，要求生产厂和能源供电部门二者加强相互间的信息沟通，共同努力使设备处于完好状态。