ABB同步电机降压起动投全压动作异常分析及处理

麦浩

（广西钢铁集团有限公司气体厂，广西防城港 538002）

1 同步电机简介

同步电机具有转速恒定、起动转矩大、过载能力强、功率因数高、运行稳定性高等优点，广泛运用于工业生产中。广西钢铁气体厂核心设备空压机采用了1 台ABB 同步电机，型号为AMS 1120 SG 6LBS，额定电压10 kV，额定功率19 400 kW，额定转速为1 000 r/min；该同步电机的启动方式为异步自耦变降压启动，转速达到额定转速的90%切换全压，达到额定转速后即投入励磁牵入同步运行。

2 故障情况

某日，气体厂对空压机进行试机启动操作，在按下启动按钮后空压机自耦变输入、输出柜合闸，但是仅仅2 s 后，输入、输出柜断开，运行柜合闸，空压机投全压运行，此时转速远远达不到额定转速90%，电网压降接近保护值，电机非正常启动。由于压降和电流未达到保护值，所以保护未动作，电机全压启动至额定转速后，电压、电流值恢复正常，随即停机对故障进行处理。此故障有可能对电机造成损伤。同时，过大的压降有可能会引起电网跳闸，造成其它损失。

3 原因分析

这台同步电机配备有1台转速监控器安装在励磁柜内，在按下启动按钮的时候，监控器上OUT1 指示灯亮，空压机自耦变输入、输出柜投入，当转速达到设置值，OUT2 指示灯亮，空压机自耦变退出，运行柜投入，即投全压运行。此台同步电机投全压的条件为转速达到额定转速90%，故通过观察转速监控器来判断故障。

通过第二次试启动发现，在电机启动1 s内，监控器上转速显示从149.5 r/min瞬间跳至2 845 r/min，并在2 s 内转速显示反复随机跳动，OUT2 指示灯在出现超过900 r/min 的数值后瞬间亮起，显示扰动持续2 s 后恢复正常，这就是造成电机投全压的直接原因。故判断电机投全压动作异常原因为转速扰动所造成的，造成转速扰动初步分析有以下因素和可能的原因：

（1）转速信号线布置离动力电缆过近，启动瞬间大电流造成信号线中有感应电流，从而造成转速扰动。

（2）信号线中屏蔽线未接地，未起到屏蔽作用，造成转速扰动。

（3）转速探头故障，造成转速有偏差。

（4）其它元件接地布置不合理。

4 解决措施

对以上可能造成的原因分析过后，开始对各疑似干扰项进行判断。首先是从电机到励磁柜重新拉一根临时信号线，远离强电区域，并对屏蔽线的一头接地；同时打开励磁机后盖，发现后轴上有两个槽，转速探头固定距离后轴上沿3 mm左右。工作原理为：电机后轴转动1圈，会经过槽2次，发生2个脉冲信号到转速监控器，为1圈。观察发现，停下时探头刚好处于一个槽上，厂家技术人员用塞尺在探头下进行模拟转动试验，发现转速并无扰动现象，故排除第三个疑似原因。信号线布置完毕后，对同步电机励磁柜PLC 增加一个10 s 强制投全压的时间，以保护电机及电网不受故障的损伤，通过观察转速监控器来判断故障是否排除。随即对电机进行再次启动，观察监控器发现还是出现了转速扰动，故排除第一和第二点疑似原因。

最后发现，电机端的电流互感器二次线接地与高压柜端电流互感器二次线接地均分别接在电机现场与高压柜本体上，这样两组电压互感器接地不在一个等电位，极易使得电压互感器二次侧有电流产生，造成励磁柜内其他元件或保护动作有扰动。随后将两组电压互感器二次侧接地均接回同步电机励磁柜本体，再次启动电机，转速扰动消失，故障排除。接线图见图1。

图1 电机端、高压柜端电流互感器二次线接地接线图

5 总结

通过采取以上措施，最终排除了故障。对于二次侧接地，按照规程规定，均应将接地点选在保护屏（励磁柜）本体的接地端子排，而配电装置只设置试验或检修时的安全接地点。同步电机出现启动故障时，应仔细分析，按照可能出现的原因逐一排查，确保安装后的电机长期稳定的运行，为生产保驾护航。