高压电机跳闸原因浅析

许继锋，庞建中，梁敏茹

（中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003）

0 引言

克拉玛依石化公司大焦化车间有2台3.3 MW的多级给水泵，为焦化切割焦炭提供动力，电机启动采用HRVS-DN中高压数字式软启动器。2015年3月，1#电机轴瓦漏油，厂家处理不好，电机已运行20多年。为节能，公司决定更换电机。更换新电机后，HRVS--DN软启动不能够满足电机启动要求，过负荷保护动作。

1 软启动工作原理

高压电机启动，利用晶闸管（Silicon Controlled Rectifier_state，SCRs）导通角控制模式，实现电压斜坡控制，使电机电压从设定的起点逐渐增加到电源电压，相关的启动电流和启动转矩根据电机/负载条件可以优化到最佳。HRVS—DN IP100由4个单元组成，①功率单元由3个相同的晶闸管阀组，触发PCB（Printed circuit board，印刷电路板），触发电源，3个电流互感器连接低压部分；②控制模块是软启动器核心，由CPU主板、触发PCB、供电电源、可选PCB和输入/输出接口组成；③触发变压器；④电子式电压互感器（发送）和（接收）替代了传统的电压互感器测量输入电压。

2 HRVS—DN启动电流、启动条件

HRVS—DN软启可以根据电机的额定电流选择不同的启动满载电流，满载电流大于电机满负荷电流一个等级，晶闸管反向峰值电压要求比系统电压高3倍或更高，每小时启动次数＜2次。

3 电机跳闸原因分析及处理

为能直观地分析电机启动的时候跳闸，需要对原来的电机及给水泵和新更换的电机参数进行分析和对比，方便找出新、旧电机之间的不同情况（表1）。

表1 给水泵和电机的参数表

2016年，更换新电机后，1#电机第一次启动不成功，电机保护显示过负荷跳闸，旁路切换不成功。为找出原因，从仪表专业DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）进行了测试（表2）。

表2 1#给水泵2016年启动DCS测试数据

（1）新更换的1#电机的额定电流升高17.4 A，转速多14 r/min，根据泵的压力与转速有关系，流量与转速成一次方关系：Q1/Q2=n1/n2；扬程与转速成二次方关系：H1/H2=（n1/n2）2；电机轴功率与转速成三次方关系：P1/P2=（n1/n2）3，所以，1#给水泵增加流量：0.95%，扬程增加2.04%，轴功率增加3.07%，新电机负荷额定电流增加4.63%，电机转速的增加能满足泵对电机轴功率的要求，符合电机、泵配合的原理。

HRVS—DN中高压数字式软启动器，从启动开始到切到旁路断路器时间最小时间为15 s，旁路接触器吸合后跳闸，显示过载，查软启动器的额定电流、电机铭牌电流，核实启动器FLC设置均无问题，复位，再启动正常。根据设计，给水系统从切焦储水罐（2308 m3，回水管线阀门 1 MP，DN100 mm）取水，通过增速机提高给水泵转速（转速比2.617）增压到29 MPa，送到焦塔作为动力用。泵采取全压启动，泵体平衡管线平衡轴向力，流量25 t/h，罗茨流量计1台。

（2）公司II套焦化给水系统有2台给水泵，泵出口T型设计，共用1套三位阀，一路去切焦塔、一路去切焦塔储水罐，回水管线的管径为DN100 mm，查阅泵出口管线去切焦塔储水罐，回水管线设计资料为DN80 mm（独山子石化公司同样的设备，去焦塔储水罐管线也是DN80 mm），三位阀的出口去切焦塔储水罐的回水管线DN100 mm与DN80 mm的流量比较，同样的压力下，两者的流量比为1.56倍，说明泵去切焦塔储水罐回水管线安装存在问题，给水泵机启动初始阶段（0～15）s，克拉玛依管线到额定压力比独山子的管线到同样的压力所用的时间长，对克拉玛依来说，2#电机软启动器启动到切换到旁路断路器，电机的继电保护不动作，新换的1#电机软启动器启动到切换到旁路断路器，旁路开关合闸后过负荷动作。

（3）公司组织机、电、仪3个专业及生产车间，对1#电机跳闸进行技术攻关，各专业从各自角度进行分析，汇总到生产技术室，技术人员到生产现场进行了多次试验，收集了各专业的参数，查阅了给水泵的设计技术文件，对生产现场的启动过程的监督与指导，前后历时3个月。

综合分析各方面的原因，排除了设备本身的问题，根据1#电机和HRVS-DN中高压数字式软启动器参数，一次启动不成功，二次启动成功的特点，判断二次启动的时候管线还有压力，可能是管线回水的原因，1#电机启动，电机转速增加，使给水泵流量增加，电机负荷增加，原来转速情况下的电机负荷能够满足要求，新电机不能够满足要求，最终决定采取了节流去切焦储水罐的回水阀，提高回水背压，满足电机供电回路切换到旁路，电机的负荷小于保护跳闸定值，保证了设备的正常运行。

4 结论

设备跳闸原因是多样的，解决方案千差万别，技术人员应该跳出问题以外进行分析与比较，找出真正原因。给水泵就电气专业判断HRVS-DN中高压数字式软启动器不能够满足新电机的要求，当时为了安全生产，有关部门已经和中高压数字式软启动器生产厂家进行了沟通，新中高压数字式软启动器商务报价是140万元人民币。通过技术攻关，解决了1#给水泵启动中经常跳闸问题，保证了设备的安全使用，节约了生产建设资金。