水电站集水井水泵电机误动原因及对策分析

崔亮亮

摘 要：当前很多的水电站集水井水泵的电机控制都会采用常规继电器控制、PCL控制、还有前两者相结合的控制方法，通过这些控制实现电机主备用自动轮换启动。本文主要结合华光潭水电站的集水井水泵电机误动的原因进行分析，通过分析找到相对应的解决措施，更好的实现对水泵电机的控制，保证水电站集水井水泵电机的正常工作。

关键词：水电站 集水井水泵电机 误动原因 对策

1.华光潭水电站的概况

华光潭水电站位于浙江省临安龙岗镇，建设在分水江干流上游的巨溪上，整个电站的总装机容量大约为85MW，一级电站的装机容量为60MW，二级电站的装机容量为25MW。该电站在2005年下半年就已经建成并投入使用，该电站的总装机容量是杭州地区最大的。电站采用的是梯级控制，一级水电站和二级水电站之间相距较远，其中一级水电站采用的是无人值班模式。在一级电站实行无人值班模式的过程中，电站的厂房设备标准都达到了国家电网公司《水电厂无人值班若干规定》的要求，原有的常规继电器控制的集水井水泵电机控制回路也进行了改造，改成了常规继电器和PCL控制相结合的模式，还配备了不同工作原理的水位信号器。

2.改造方案

对华光潭水电站一级水电站的改造主要是将原来的常规继电器控制集水井水泵电机改成了由常规继电器控制和PLC控制相结合的回路控制，这种控制方式能够实现主备用的自动切换，相对于以前的控制系统还具有灵活、稳定的特性，相对应的减少了工作人员检修设备的工作量。

3.故障及其原因分析

对原有的控制系统进行改造之后，集水井水泵电机的主备启动、轮换运行、模拟量启动、开关量启动等都很正常，但是在试运行的过程中却出现了故障，主要表现为主备泵不轮换、备用泵水位没有达到时主备泵同时启动、一台泵连续启动多次，另一台泵再启动的非正常轮换。

集水井水泵电机控制回路如图 1 所示，电机启动过程如下：

3.1 控制回路的初始状态

当控制回路上电时，1C，2C 及 1ZJ，2ZJ 的常闭触点均处于闭合状态。因此，1ZJ 线圈和 2ZJ 线圈哪个线圈先得电是随机的。现在假设 1ZJ 的线圈先得电，则 1ZJ 的常开点闭合，回路 104-110-107-102-109-N 处于就绪状态。

3.2控制回路的主备用自动轮换

当工作电机投入继电器 3ZJ 动作时，1C 闭合，1 号电机启动，1C 的辅助触点 21/22 断开，继电器1ZJ 的线圈掉电。此时 1 号电机由 104-105-102-109-N 回路自锁控制，继续运行；继电器 2ZJ 得电，回路 204-210-207-202-209-N 就处于就绪状态。

由图 2 可知，通过对控制回路元器件工作特性的测试以及对其动作过程的分析发现，在现场工作条件下电气元件的非理想开闭、电气接点的抖动和时滞是导致集水井水泵电机控制回路时序混乱、两台电机同时误启动的主要原因。

4.改进措施

针对以上的误动原因分析可以从两个方面解决电机误动，第一是更改元件，实现理想开闭，第二是在主备轮换的过程中避开出现抖动及时滞的时间段。由于电气抖动及时滞的时间很短，所以操作具有一定的难度，但是只有避开这段时间才能实现主备用的自动轮换，实际工作过程中，更改元件实现理想开闭基本上是不可能的。电气元件的参数在一定的范围才有效，假设接触器的启动时间是在0-20ms，但是受到材料或者机构工艺等方面的限制，根本不可能在这么短的时间内完成理想开闭，所以避开出现抖动及时滞的时间段成为了唯一的解决方法。所以可以在图1的控制回路中增加1个中间继电器3ZJ'，将线圈和中间继电器 3ZJ 线圈并联，再将它的 2 对常开接点分别并联到回路 104-106及 204-206 中，如图 1 虚线部分所示。假设 1ZJ 的线圈首先得电，当工作电机启动的信号达到时，3ZJ 及 3ZJ'的线圈均得电，此时 1号电机先作为主用。启动后，由于3ZJ'的线圈得电，回路 104-106 连通，因此 1ZJ 的线圈得电，这时并不会完成主、备用电机的轮换。当电机运行一段时间达到复归点时，3ZJ'线圈失电，回路 104-106 断开，1ZJ 线圈失电，2ZJ 线圈得电，完成主备用电机的轮换。

对控制回路进行改进，增加一个3ZJ'的中间继电器，这时候的主、备轮换的过程是发生在电机启动信号复归后，而不是电气抖动和时滞期间。采用这种方法可以将主备用轮换的过程进行改变，不再是在工作电机投入后轮换，而是在信号复归时轮换，这样就可以很好的解决电气抖动和时滞所造成的时序混乱问题。

5.结束语

电气元件的抖动时滞造成的回路控制时序混乱可以通过引入中间继电器，然后再利用工作电机投入复归信号在电机停止信号之前到达的特性进行解决，这样可以有效的避免2台集水井水泵电机不能正常转换、主备水泵电机同时开启和同时停止的状态，可以实现电机的有效保护。

参考文献：

[1] 白雪.电机与电气技术 [M].陕西：西北工业大学出版社，2008.