電動機再起動技術(shù)一

1、電動機再起動技術(shù) （一 ）摘要：本文從分析供配電系統(tǒng)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(shù)， 重點介紹了電壓與電流控制式電動機群再起動方法及可編程序控制器電動機 群再起動技術(shù)，以及如何選擇電動機再起動的方法與技術(shù)。關(guān)鍵詞：電動機再起動供配電系統(tǒng)故障前言隨著工業(yè)的發(fā)展， 企業(yè)內(nèi)具有數(shù)千臺電動機的供配電系統(tǒng)已屢見不鮮。 如此龐大的供配電系 統(tǒng)發(fā)生故障的概率是很高的， 一旦發(fā)生故障就會造成幾十臺甚至幾百臺電動機停止運行。 電 動機通常是企業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)備的主要動力， 大量電動機的停運將給企業(yè)造成很大經(jīng)濟損失及生 產(chǎn)的混亂，特別是大型連續(xù)化生產(chǎn)要求非常高的危急企業(yè)， 還可能

2、引發(fā)其他設(shè)備及人身事故， 損失更為嚴重。 目前電動機再起動的方法及技術(shù)有許多種， 而且各有千秋， 如何根據(jù)經(jīng)濟技 術(shù)比較確定企業(yè)需要的電動機再起動方法與技術(shù)是一個擺在我們面前的關(guān)鍵問題。供配電系統(tǒng)故障對電動機供電回路的影響電動機的再起動過程分為兩部分， 即：當供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時電動機開始失速； 故障切除 電源恢復(fù)后電動機再加速至原轉(zhuǎn)速。 分析電動機再起動技術(shù)應(yīng)首先了解供配電系統(tǒng)故障對電 動機供電回路的影響。供配電系統(tǒng)故障的不同對電動機供電回路的影響也不一樣，再起動處理的方法也應(yīng)有區(qū)別。 供配電系統(tǒng)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 動機供電回路的影響

3、主要取決于故障的時間及電壓降低的幅度。.1 瞬時欠壓瞬時欠壓（ VoltageSag）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(fù)兩部分。 供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的瞬時， 由于感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子的磁鏈不能突變， 原有的 電流將繼續(xù)存在， 并在定子繞組端子間感應(yīng)電壓。 該感應(yīng)電壓并不立即下降， 而且能保持相 當長時間， 此電壓稱為殘余電壓。 由于殘余電壓的存在， 如果電源斷開后， 很快又再次合閘， 將出現(xiàn)較大的合閘沖擊電流及沖擊轉(zhuǎn)矩， 沖擊大小由合閘瞬間電動機的殘余電壓大小及相位 決定。根據(jù)電動機殘余電壓衰減的不同瞬時欠壓可分為斷電故障、 近距離短路故障和遠距離 短路三種形式： 斷

4、電故障是指電動機群與供配電系統(tǒng)斷開所引起的故障。發(fā)生的原因重要是誤操作。例如， 誤將運行變電所的電源斷開。 斷電故障時， 由于電動機轉(zhuǎn)子中的電磁能沒有任何消耗， 電動 機殘余電壓衰減的很慢。斷電故障在瞬時欠壓中發(fā)生的概率最低。近距離短路故障是指在與電動機電氣距離較近處發(fā)生的短路故障。 在近距離短路故障時， 電 動機轉(zhuǎn)子中的電磁能因向短路點提供短路電流而很快衰減， 因此殘余電壓衰減的也很快。 近 距離短路故障在瞬時欠壓中的發(fā)生率較高。遠距離短路故障是指在與電動機電氣距離較遠處發(fā)生的短路故障。 在遠距離短路故障時， 電 動機轉(zhuǎn)子中的電磁能也因向短路點提供短路電流而有所衰減， 殘余電壓衰減的較快，

5、但比近 距離短路故障衰減的慢些。遠距離短路故障在瞬時欠壓中的發(fā)生率最高。電動機的殘余電壓不僅與短路故障的電氣距離有關(guān)而且還與故障的形式有關(guān)， 如果供配電系 統(tǒng)內(nèi)具有補償電容器將會降低殘余電壓的衰減速度。為了防止由于殘余電壓的存在對電動機所產(chǎn)生的沖擊，BZT（備用電源自動投入）等保護應(yīng)在電動機母線電壓衰減小于 0.33puV/HZ 時才能動作，或作用于電源電壓與電動機殘余電壓 之間的相差小于 30內(nèi)。電動機殘余電壓衰減速度直接影響采用小于0.33puV/HZ 保護的動作時間，以及電動機母線電壓的恢復(fù)及電動機再起動的時間。 瞬時欠壓時因電壓快速恢復(fù)會發(fā)生僅部分電動機停運的情況， 此時電動機再起動技

6、術(shù)的處理 應(yīng)是躲過電動機殘余電壓的影響，然后立即將停運的電動機直接再起動。2.2 短時失壓 短時失壓與瞬時欠壓的區(qū)別在于殘余電壓是否消失。 短時失壓是電壓降低至消失而后電壓才 恢復(fù)。產(chǎn)生的原因主要是繼電保護時差配合等原因無法實現(xiàn)快速切除故障。故障發(fā)生瞬間， 電動機的電流與轉(zhuǎn)矩陡然增大， 然后逐漸振蕩衰減， 而殘余電壓和轉(zhuǎn)速也開始逐漸下降。 電 源恢復(fù)瞬間， 電動機的電流與轉(zhuǎn)矩也會迅速增大， 然后逐漸振蕩衰減， 而轉(zhuǎn)速也開始逐漸上 升，經(jīng)過短時的振蕩后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。供配電系統(tǒng)發(fā)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(zhuǎn)速下降很多， 此時 BZT 等保

7、護可立即動作。 母線電壓恢復(fù)后， 電動機再起動技術(shù)的 處理應(yīng)是將全部參加再起動的電動機再起動， 但采用的電動機再起動方法與技術(shù)不同再起動 的過程也各異。2.3 長期失壓長期失壓是指供配電系統(tǒng)電壓消失時間通常大于 10 秒的故障。當電動機所在的母線發(fā)生長 期無法恢復(fù)的故障時， 電動機已全部停止運轉(zhuǎn)。 為了防止電動機隨供配電系統(tǒng)的恢復(fù)同時再 起動而造成的設(shè)備事故及人身傷亡，必須清除全部電動機的再起動信息。3 電動機再起動方法 正常運行時記錄電動機的運行信息， 供配電系統(tǒng)故障消除后， 按故障前記錄的電動機運行信 息重新起動電動機即完成了電動機再起動。 按電動機再起動的過程中是否可以控制， 再起動 方

8、法分為無控式與可控式兩種。3.1 無控式再起動方法 在供配電系統(tǒng)故障后電壓恢復(fù)瞬時， 按電動機的運行信息， 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 存在如下缺點：受到供配電系統(tǒng)容量的限制不能完成全部運行電動機均參加再起動。 可因電動機殘余電壓而產(chǎn)生電流及轉(zhuǎn)矩沖擊。由于多臺電動機同時起動會產(chǎn)生很大的非周期沖擊電流， 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(zhuǎn)矩低于負載轉(zhuǎn)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。3.2 可控式再起動方法供配電系統(tǒng)故障時， 將電動機的運行信息做瞬時

9、的記錄， 供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后， 利用各種 控制方法按電動機的運行信息， 逐步將全部停運的電動機分期分批地再起動既為可控式再起 動方法。3.2.1 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(yù)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(yōu)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， 最后一批再起動電動機幾乎是在完全停轉(zhuǎn)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

10、選小了會出現(xiàn)相鄰批次的再起動電流疊加， 造成母線電壓下降。 由于電動機的轉(zhuǎn)矩是隨著端電壓平方成反比而變化的， 電動機起動轉(zhuǎn)矩 也會大幅度下降，再起動能耗增加，再起動的時間也隨著端電壓的大幅度下降而更加延長， 以致多批次再起動電流疊加，直至電源因過電流斷電，再起動失敗。另外，供配電系統(tǒng)的故 障是非常復(fù)雜的， 故障切除后再起動電動機母線的電壓也是變化的， 因此很難保證不出現(xiàn)再 起動電流疊加的現(xiàn)象。在一個變電所內(nèi)不是全部電動機都處在運行狀態(tài)， 而是約有 30% 50%電動機處在備用狀態(tài)， 對于所內(nèi)的每段母線運行的電動機臺數(shù)也是根據(jù)生產(chǎn)和設(shè)備的需要而變化的， 電動機的運行 狀態(tài)是隨機的， 一般在裝機容

11、量的 30% 80%之間，特殊情況可達到 10% 100%。但該控制 方法只能按 100%再起動裝機容量來安排批次和時差，如某批內(nèi)沒有運行電動機，該控制方 法只能是空等一個時差。 在供配電系統(tǒng)發(fā)生瞬時欠壓中會出現(xiàn)母線上僅數(shù)臺電動機停運的情 況，如這幾臺運行電動機都被分在后幾批內(nèi)，該控制方法也只能是空等幾個時差。3.2.2 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(yù)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。 正常運行時監(jiān)測電動機群的母線電壓， 故障后電壓恢復(fù)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(wù)。 該方法與電壓與電流控

12、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(xiàn)監(jiān)測電動機的再起動狀態(tài)。3.2.3 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(yù)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。 正常運行時監(jiān)測電動機群的母線電壓， 而在故障后電壓恢復(fù) 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(wù)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。

13、如某批內(nèi)沒有運行電動機 也立即起動下一批電動機， 沒有任何等待。 如多批內(nèi)沒有停運的電動機， 該控制方法也可直 接起動最后一批的電動機。在分批方法上即要考慮運行容量為 100%的裝機容量時的快速再起動，又要兼顧由遠距離短 路瞬時欠壓而引起的數(shù)臺電動機停運現(xiàn)象。 因此，在電壓與電流控制式電動機群再起動方法 中電動機群的分批是很嚴格的， 分不好還會出現(xiàn)電流沖擊， 電源開關(guān)跳閘， 以致再起動失敗。3.2.4 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(tǒng)電壓恢復(fù)后， 該方法立即將停運的電動機按重要性及負載性質(zhì)等條件排好再起動的順序， 根據(jù)

14、預(yù)先設(shè)定的 再起動最大電流 Im 及母線恢復(fù)電壓計算出第一批應(yīng)再起動的電動機的容量及臺數(shù)，并立即 再起動第一批機群。 然后檢測再起動電動機群的母線電壓及母線總電流， 根據(jù)檢測結(jié)果計算 出下一批應(yīng)再起動的電動機的容量和臺數(shù)， 并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(jié)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。3.2.5 電壓控制式、電壓與電流控制式及計算式再起動方法的共同特點1）可靠性高 這三種方法的構(gòu)成都非常簡單， 參加運行的元件很少， 而且元件也都很先進， 因此可靠性很 高。2）再起動速度快 再起動時間是與負載成正比， 與恢復(fù)電壓平方成反比， 即負載

15、越大再起動時間越長， 恢復(fù)電 壓越高再起動時間越短。 這三種方法是在保證母線電壓的情況下完成再起動的， 因此再起動 是在高起動電壓的條件下執(zhí)行的，從而使再起動時間減少。3）防止殘余電壓引起的電流沖擊 這三種方法對瞬時欠壓故障采用了一定延時， 即供配電系統(tǒng)斷電后保持一段延時后再開始再 起動，給電動機機端殘余電壓一個衰減時間， 在延時期間即使電壓已經(jīng)恢復(fù)也不開始再起動， 防止了電動機群再次合閘沖擊。4）防止短時再次再起動 這三種方法在再起動結(jié)束的一段時間內(nèi)， 將該段母線的再起動回路閉鎖， 以防止短時內(nèi)連續(xù) 再起動使電動機群超過允許溫度而損壞。5）防止再起動時間過長當由于恢復(fù)電壓較低、 負載過重等原因使再起動長時間不能結(jié)束時， 這三種方法可自動結(jié)束 以后各批再起動，防止拖垮電網(wǎng)或引起電氣設(shè)備的損壞。6）應(yīng)有動作反映時間 在這三種再起動方法中， 某一批再起動指令發(fā)出后與下一批再起動指令發(fā)出前應(yīng)有一個動作 反映時間。 該時間包括控制元件指令發(fā)出時間、 開關(guān)動作時間、 電動機起動電流非周期分量 衰減時間以及控制元件電壓與電流的測量反映時間。3.2.6 電壓與電流控制式及計算式再起動方法的共同特點 除了上述與電壓控制式的共同特點外， 電壓與電流控制式及電壓與電流計算式電動機群分批 再起動方法還具有以下特點：1）