三相交流电动机缺相运行及相关保护配置分析

曲晓晖 郭欣平

（神华河北国华沧东发电有限责任公司 河北 沧州 061113）

0 前言

三相交流电动机在现代工业生产中应用十分广泛， 但三相交流电动机因缺相运行造成烧毁的事故在生产中比较多， 给企业造成较大经济损失，针对三相交流电动机的缺相保护到底应该怎样去配置，应该不应该投跳闸，这已经变成一个非常重要的课题，本文就某发电公司2012 年4 号机组引风机轴冷风机缺相保护的相关保护配置进行了深入探讨与分析， 现就三相电动机缺相运行后烧毁的故障现象及电动机缺相时各相电流的变化和产生后果及保护相关配置展开分析如下。

1 电动机不平衡运行原因及现象分析

三相电动机缺一相无法启动，但是三相电动机在运行中缺一相仍能运行，被称为缺相运行。引起电动机缺相运行的原因多种多样，可分为两大类：

1）电源缺相：电源缺相即输入电机的电源缺相造成，此类故障的原因一般有熔断器或自动断路器缺相，交流接触器缺相，热继电器缺相，接线端子缺相，或是一次线路断路；

2）电机缺相：电机缺相是因为电机过热，或是轴承损坏，接头松动，机械创伤，接线端子断裂等原因造成的。

当三相电动机缺相运行时的外部现象主要有以下几个方面：

1）电动机电流指示高出正常值或为零；

2）电动机本体及线圈温度升高；

3）电动机振动增大，声音异常；

4）电动机转速下降；

5）电动机所带负荷出力不足。

2 电动机不平衡运行时各相电流变化分析

从上述分析可知，两种接法的电动机，当发生缺相运行时，都会使某一相绕组（三角形接法）或某两相绕组（星形接法）的相电流和线电流增大。 如果长期缺相运行，温度上升很快，容易烧毁电动机。 事实证明，当电动机的负载为额定负载的40%以上发生缺相运行时，绕组的相电流就会超过正常值。

图1

图2

3 三相交流电动机缺相故障保护现状分析

由以上分析不难看出当三相电动机运行中发生缺相时非故障相电流均会增加，此时电动机虽然勉强能够运行，但是长时间运行或者带负载较大时将会烧坏电动机线圈。 针对电动机的缺相运行，目前大多数电动机均配置有电动机不平衡保护，以某发电公司二期4 号机组引风机轴冷风机保护装置分析如下：

轴冷风机电动机保护采用保定优耐特公司生产的NUT-MMI 型马达保护器，不平衡保护原理为通过采集三相电流后，计算出最大相电流、最小相电流、三相电流平均值，采用以下公式计算不平衡度。

表1

装置可设定电流不平衡度，当电流不平衡度实际计算值大于装置设定值bph%时，并且达到延时后，装置动作于报警或跳闸。

依据以上原理对轴冷风机不平衡保护配置如下表1 所示，但是在实际的运行过程中发现，由于引风机轴冷风机电源取自电除尘PC 段母线上，该母线段还带有电除尘高压整流柜等设备，由于电除尘高压整流柜设备的特殊性，当其发生电气故障时易引起电除尘PC 段母线电压突变下降，存在造成引风机轴冷风机三相不平衡保护动作跳闸现象发生，引风机轴冷风机备用设备此时若不能正常联启，将会导致引风机停运甚至造成机组停机事故。曾经发生的引风机轴冷风机跳闸实例如下：

1）2012 年7 月4 日6：58，4111 整流变二次电压低跳闸，41 电除尘PC A 母线电压波动，41、42 引风机的#1 轴冷风机均因三相电流不平衡跳闸，#2 轴冷风机经DCS 联启正常。

2）2012 年7 月21 日23:57，4212 整流变故障跳闸， 造成42 电除尘PC 母线电压由385V 降低至376V， 引起41、42 引风机#2 轴冷风机均跳闸，联启#1 轴冷风机，#2 轴冷风机开关发“三相不平衡”报警。

由以上可以看出，引风机轴冷风机已经发生多次由于“不平衡保护”误动作导致的跳闸事件，不平衡保护主要保护的是电动机的缺相运行状态，经过深入研究探讨发现，可以用过流及过热保护来代替不平衡保护，在电动机不平衡保护退出的情况下，如果电动机发生缺相，那么非故障相电流势必增大，如果将电动机过流保护定值进行合理的设置，那么仅过流保护完全能够及时准确的切除故障，另外为保护电动机烧坏， 可将带过热曲线的过热保护与过流保护相配合来进行，更改后的保护定值如下表1 所示。

将轴冷风机保护定值按照表1 进行更改后，对运行设备观察发现更改后的保护定值完全能够满足设备的安全稳定运行要求，并经实践证明在电动机发生缺相时也完全能够满足对电动机的保护。

4 结束语

综上所述，三相交流电动机的缺相运行状态是一种非常危险的运行状态，由于线圈绕组电流的增大可能导致电机烧坏，因此电动机的缺相保护配置在不具备专用不平衡保护的前提下也可以采用电动机的过流保护来实现，但必须得对电动机过流保护的定制进行合理的计算与设置，并宜增加电动机过热保护作为辅助，同时还应加强对电动机运行状态的监测。

［1］李俊年.电力系统继电保护[M].中国电力出版社,2001,5.

［2］郑新才,陈刚.电机原理及其应用[M].水利水电出版社,2008,12.