以一例系統(tǒng)缺相運(yùn)行造成電動機(jī)燒毀案例為背景，深入剖析電動機(jī)缺相運(yùn)行的危害及事故發(fā)生的原因和電流、磁場的變化情況。結(jié)合現(xiàn)場情況制定相應(yīng)的防范措施，達(dá)到保護(hù)電動機(jī)及系統(tǒng)安全的目的。

0 引言

智能電動機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至AC 690V、額定電流至AC 800A、額定頻率為50/60Hz的電動機(jī)。產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。

2020年5月10日，由于110kV變電站進(jìn)線B相故障，引發(fā)系統(tǒng)諧振，造成站內(nèi)110kVI段母線B相避雷器發(fā)生擊穿故障，導(dǎo)致引流線斷裂。線路重合閘成功后，110kV進(jìn)線缺相，故變壓器降壓后的6(10)V電壓缺相運(yùn)行，造成多臺電動機(jī)燒毀。

1 電動機(jī)缺相運(yùn)行原因分析

電力系統(tǒng)缺相運(yùn)行很少發(fā)生，具有潛伏期長、危害不明顯等特點(diǎn)，處理不及時，經(jīng)長期積累將造成大面積電氣設(shè)備燒毀等事故發(fā)生。除電源本身缺相的原因外，電動機(jī)熔絲斷、低壓電源線斷線、開關(guān)接觸不良、連接導(dǎo)線的接頭松動或斷線等原因都會造成電動機(jī)缺相運(yùn)行。

2 電動機(jī)缺相運(yùn)行危害

電機(jī)缺相運(yùn)行時磁場產(chǎn)生畸變，振動變大，聲音異常;電流變大、溫度升高、轉(zhuǎn)速下降。缺相時電動機(jī)無法啟動。

2.1定子缺相運(yùn)行磁場變化情況

電動機(jī)正常運(yùn)行氣隙中產(chǎn)生均勻的圓形磁場，缺相運(yùn)行后磁場發(fā)生畸變，變成三相諧波成分較高的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。由于定子線圈不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場只會產(chǎn)生脈動磁場，無法帶動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閼T性電動機(jī)缺相后仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于大負(fù)荷使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)逐漸變慢，造成轉(zhuǎn)子切割磁力線增多，定子電流逐漸變大，溫升提高，時間長會燒毀電動機(jī)。電動機(jī)啟動時缺相無啟動轉(zhuǎn)矩。

2.2定子缺相運(yùn)行電流變化情況

2.2.1星型連接，見圖1

正常星型接法運(yùn)行的定子，任一相繞組斷線或電源斷線，都形成另兩相繞組反串聯(lián)接在線電壓Be下，每相繞組承擔(dān)的電壓為0.5Ue。

三相正常運(yùn)行輸入功率P e = 3 Be E cos ， cos為常數(shù)，E為電機(jī)額定相電流。兩相運(yùn)行，負(fù)載功率有兩相承擔(dān)，若維持功率不變，

E = 2 × 0.5Ue Pecos = Quebecois ，得到 E=3Ie

正常星型接法的電動機(jī)缺相運(yùn)行時電流會變大到三相正常運(yùn)行的3倍,在短時間內(nèi)不斷電會破壞絕緣而燒毀電動機(jī)。

2.2.2三角形接法，見圖2

三角形接法運(yùn)行的定子，當(dāng)一相電源斷線時，電機(jī)定子形成兩相繞組順串聯(lián)和第三相繞組并聯(lián)接在電源單相線電壓下。

根據(jù)分析可知在額定負(fù)荷下三角形接線的電動機(jī)在缺相運(yùn)行時的線電流為額定線電流的3 倍 ，其中支路2相電流為額定相電流的2倍，更容易燒毀。支路1繞組相電流與正常相電流相等，長期運(yùn)行將燒毀電動機(jī)。

3 電動機(jī)缺相運(yùn)行防范措施

3.1 低壓電機(jī)過載保護(hù)及控制回路優(yōu)化改造

3.1.1 過載保護(hù)

ARD3采用模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，包括主體(保護(hù)控制功能模塊)、互感器檢測模塊、遠(yuǎn)程顯示模塊。根據(jù)需要選配ARD3的功能模塊或附件，與接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元，有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領(lǐng)域。

當(dāng)電動機(jī)在過負(fù)載情況下，長時間超過其額定電流運(yùn)行時，會導(dǎo)致電動機(jī)過熱，絕緣降低而燒毀，保護(hù)器根據(jù)電動機(jī)的發(fā)熱特性，計算電動機(jī)的熱容量，模擬電動機(jī)發(fā)熱特性對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

加裝熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù), 過載電流通過熱元件后，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。

3.1.2 優(yōu)化電動機(jī)控制電路

優(yōu)化電動機(jī)控制回路，見圖3。啟動時缺L1、L2、L3任何一相,有線圈不吸合電機(jī)無法啟動;運(yùn)行時U、V、W相，造成主接觸器線圈失電電機(jī)自動停機(jī)，實(shí)現(xiàn)不缺相運(yùn)行。

3.2高壓電機(jī)自動保護(hù)裝置

電動機(jī)微機(jī)綜保裝置主要用于10 V及以下電壓等級的電動機(jī)保護(hù)，可以直接安裝在高壓開關(guān)柜上，實(shí)現(xiàn)高壓電動機(jī)的各類保護(hù)。

3.2.1 過流保護(hù)

在微機(jī)綜保系統(tǒng)投過流保護(hù)，按 1.2倍額定電流整定值，達(dá)到保護(hù)定值時反時限延時跳閘防止誤動，保護(hù)電動機(jī)電流過大而損壞絕緣。

3.2.2 失壓或欠壓保護(hù)

高壓電動機(jī)投失壓和欠壓保護(hù)，可以有效防止電動機(jī)在過低電壓下啟動或運(yùn)行時燒毀，并且可以防止電動機(jī)在運(yùn)行中突然斷電后又恢復(fù)供電時的自啟動。在電源電壓降低過多(欠壓)，設(shè)置一定延時后，故障信號仍不消失時，保護(hù)裝置動作，使電動機(jī)自動從電源上切除，達(dá)到保護(hù)電機(jī)安全的目的。

3.2.3 負(fù)序保護(hù)

電機(jī)缺相運(yùn)行時定子旋轉(zhuǎn)磁場嚴(yán)重不平衡，定子繞組會產(chǎn)生負(fù)序電流，負(fù)序磁場和轉(zhuǎn)子發(fā)生電磁感應(yīng)，會出現(xiàn)100 Hz的電動勢，使轉(zhuǎn)子電流劇增引起嚴(yán)重發(fā)熱。在微機(jī)綜保裝置投負(fù)序保護(hù)，按照電動機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)動作判據(jù)和整定計算方法算負(fù)序電流動作值和時間整定值，確保電動機(jī)在發(fā)生缺相時能可靠切除，防止燒毀事件發(fā)生。

3.3防范措施

在平時的維護(hù)保養(yǎng)中要加強(qiáng)運(yùn)行中的監(jiān)視和檢查。對電動機(jī)定期進(jìn)行點(diǎn)巡檢，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)聲音、振動或者溫度異常及時上報，盡快將設(shè)備停下來查明原因;電動機(jī)長期未啟動前先遙測絕緣，絕緣合格后再行啟動，陰雨天盡量不要啟動設(shè)備;定期檢查接電動機(jī)線盒，防止引流線燒斷引發(fā)短路。

4 安科瑞ARD系列智能電動機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

4.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

高清晰的液晶顯示界面直觀反映測量參數(shù)及電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。所有測量數(shù)據(jù)可通過按鍵輕松翻閱，參數(shù)設(shè)置可以通過儀表面板進(jìn)行，也可由通訊口輸入。液晶顯示界面有背光支持，以方便在光線差的環(huán)境下使用。

4.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

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說明：“√”表示具備“■”表示可選

5結(jié)束語

電動機(jī)因缺相運(yùn)行造成溫度升高使絕緣損壞故障發(fā)生的比例較大，因此對電動機(jī)缺相運(yùn)行的研究需要加強(qiáng)和重視。根據(jù)電動機(jī)的實(shí)際情況,通過對低壓電動機(jī)加裝熱繼電器、優(yōu)化控制回路等方式實(shí)現(xiàn)電動機(jī)不缺相啟動運(yùn)行;為高壓電動機(jī)配備微機(jī)綜保裝置，投入過流、過負(fù)荷、低壓欠壓、負(fù)序保護(hù)，達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值而可靠動作;同時要加強(qiáng)運(yùn)行中的監(jiān)視和檢查。

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