生料辊压机终粉磨系统电机负序电流动作跳闸事故浅析

2015-04-28张克帅

新世纪水泥导报 2015年2期

关键词：碳刷负序生料

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。