生料辊压机终粉磨系统电机负序电流动作跳闸事故浅析

张克帅

成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川 成都 610051

生料辊压机终粉磨系统电机负序电流动作跳闸事故浅析

张克帅

成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川 成都 610051

当负序电流分量的有效值大于电机额定电流的0.8倍，且持续时间超过0.4 s，中压柜上微机继电保护装置就发出跳闸命令，使断路器分闸，辊压机电机由于失去电源而停机。电机负序电流动作跳闸，说明电机三相电流不平衡。该故障系碳刷与集电环间接触压力不均匀引起。增加了3套电刷后，带负载试车，故障不再发生。

辊压机 电气 负序电流 故障 查找 碳刷

0 引言

辊压机终粉磨系统具有设备少、流程简单、土建费用低、电耗低、噪音小、允许入磨物料粒度大等优点，随着国产辊压机的制造技术的不断成熟，近年来使用国产辊压机粉磨生料的水泥企业不断增多。由于石灰石坚硬难磨的特殊性，JS公司生料粉磨采用两套辊压机终粉磨系统，该系统主要设备配置见表1，工艺流程图见图1。

表1 主要设备配置及性能参数

该项目所选用辊压机终粉磨技术参数为：当入辊压机粒度＜45 mm，入辊压机综合水分≤5%，出辊压机水分≤0.5%，成品细度为80μm筛余17%时，能力：250 t/h。

图1所示为辊压机工艺流程，辊压机在试生产期间，生料辊压机系统的2台主电机在空载时能正常启动运行，空载试车8 h，电机实际电流、振动等技术参数均正常。但生料辊压机带负荷试车，一投料，由于各种各样的原因不能长时间运行，生料磨系统的运转率极低。主要原因在于：辊压机左、右侧辊缝间隙过大，左、右侧压力偏差过大，辊压机振动大，导致辊压机故障跳闸；其次，操作员对工艺流程、设备特性以及操作控制等不熟悉；电气故障导致停机。本文就电气故障中电机负序电流跳闸故障原因的查找、分析和解决，进行分析总结，以资借鉴。

1 原因分析

在生料辊压机试生产期间，辊压机中压柜上的继电保护装置动作，故障显示为电机负序电流跳闸。电机负序电流动作跳闸，说明电机三相电流不平衡。从图2可知，电机三相电流不平衡，要么是电机定子侧三相不平衡，要么是电机转子侧三相不平衡。

图1 辊压机终粉磨系统工艺流程

图2 绕线电机及液体电阻柜主回路

1.1 异步电机定子侧三相不平衡的排除

（1）中压柜内CT接线错误：负序电流保护动作，首先怀疑的就是CT接线错误，经过对电气室中压柜内CT至继电保护装置端子间的接线的仔细查对，发现接线均正确，相序与保护装置一一对应。

（2）异步电机定子绕组三相不平衡：在电气室中压柜内拆开至电机的电缆头，用直流电阻仪测量三相的直流电阻，测量显示三相直流电阻只有细微的差别，同时查询了电机的出厂试验报告，确定异步电机定子侧三相是平衡的。

1.2 异步电机转子侧三相不平衡

既然电机定子侧三相回路是平衡的，那么只有转子侧三相不平衡才能导致定子侧三相电流的不平衡，从而引起负序电流动作跳闸。

电机的等值电路如图3所示。

图3 异步电机等值电路

图中，I1+I2′=I0，

由于转子回路的等效电阻R2的三相不平衡，导致转子回路电流I2的三相不平衡，从而定子侧电流I1三相不平衡。我们知道，中压电机定子绕组一般是Y型连接，所以电机定子回路中没有零序分量，定子三相不平衡电流只能分解为正序电流和负序电流。根据《工业与民用配电设计手册》第三版第337页公式（7-18）及继电保护装置的用户手册，继电保护装置整定值如下：负序动作电流Iop2=0.8Ir（Ir为电机额定电流），动作时间取t=0.4 s。当负序电流分量的有效值大于电机额定电流的0.8倍，且持续时间超过0.4 s，中压柜上微机继电保护装置就发出跳闸命令，使断路器分闸，辊压机电机由于失去电源而停机。

2 故障点查找

清楚了负序电流故障动作的原理，我们再用排除法分析查找故障点。

（1）如图2所示，拆开水电阻柜内A3、B3、C3处的电缆头，用直流电阻仪测量水电阻柜内，测量结果为水电阻柜内三相直流电阻仅有细微的差别，表明水电阻柜内三相平衡。

（2）如图2所示，拆开水电阻柜内A3、B3、C3处的电缆头，用直流电阻仪测量电机转子回路三相直流电阻，测量结果为AC间的直流电阻是AB、BC直流电阻的2倍。问题很明显，转子电缆、碳刷、转子绕组至少有一个出了问题。

（3）如图2所示，拆开电机转子侧A2、B2、C2处的电缆头，用直流电阻仪直接测量A2、B2、C2处液体电组柜侧的直流电阻，测量结果为三相直流电阻仅有细微的差别，表明电机转子电缆是三相平衡的。

（4）如图2所示，拆开电机转子侧A2、B2、C2处的电缆头，用直流电阻仪直接测量集电环A1、B1、C1处的直流电阻，测量结果为三相直流电阻仅有细微的差别，表明电机转子绕组没有出问题；带着电刷，再次测量A2、B2、C2处的电机转子绕组，测量结果为AC间的直流电阻是AB、BC直流电阻的2倍。问题找到了，是碳刷出问题了，但经过仔细检查发现，碳刷表面光滑，与集电环表面接触良好。但是是什么原因造成碳刷的不平衡呢？辊压机能空载长时间正常运行，说明电机现有碳刷空载时是三相平衡的，一旦投料，特别是遇到大块料的时候，负序电流保护往往会动作，经过现场仔细观察，辊压机的减速机是悬在空中的，辊压机振动通过减速机传递至电机的转子轴上，造成转子轴的窜动，导致碳刷与集电环间接触压力不均匀，使得转子回路三相不平衡。

3 故障的解决

为了使碳刷与集电环间接触压力均匀，我们在每个电机转子的每相集电环上增加了3套电刷，然后带负载试车，故障排除。

4 结束语

大型绕线异步电机作为许多大型工艺设备的驱动设备，其所配套转子回路碳刷的数量一般是按转子回路的额定电流来配置的。辊压机作为生料工段的核心设备，从提高可靠性的角度及鉴于辊压机的特殊工况，电机招标时可明确提出在转子集电环上增加2～3组碳刷，避免出现上述的继电保护装置的电机负序电流过流跳闸的问题。

TQ172.632

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1008-0473(2015)02-0054-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.02.016

2014-01-20）