热连轧机组传动系统电流互感器故障研究

靳鹏飞

（太原钢铁集团有限公司， 山西 太原 030003）

本为通过对热连轧1549 机组F1 传动系统电流互感器故障的分析和晶闸管直流可逆调速系统的研究，对晶闸管可逆直流调速系统的检修维护提供了技术保证。

1 F1 传动系统原理及设备简介

1）F1 传动系统为晶闸管反并联可逆直流调速系统，主回路为10 kV 电源输入到自耦变压器，再经整流变压器二次侧+15°和-15°双绕组输出三相交流电源，经过整流桥得到可变频率的直流电，再经过快开、电抗器给直流电机供电。整流桥的输入侧和输出侧都有阻容吸收装置。

2）F1 传动系统的控制通过西门子的SIMADYN D 来实现。

3）整流变压器二次侧装有变比为3 000/5 的一级互感器，再经过传动柜内变比为5.0/0.5 的二级互感器，输入到SIMADYN D 的反馈板SE20.2，反馈板SE20.2 内部原理通过整流桥得到小电流信号，再反馈到SIMADYN D 的CPU 板PM5 实现闭环控制。

2 故障现象分析

1）2012 年3 月18 日2 点32 分F1 主机抛钢后掉电，操作面板报过流故障，检查PDA 曲线发现电流异常，-15°反组柜4 号可控硅烧，更换。

2）2012 年3 月20 日8 点20 分检修前最后一块钢抛钢后过流掉电，查看PDA 曲线发现F1 的电流曲线异常。

3）检修过程中更换可控硅等元件后，送高压做闭环电流实验，发现-15°正、反组电流波形有波头缺失部分，且电流越大越明显。电压波形正常。

3 故障处理过程详细分析

第一步：从检修前的最后三块钢的电流曲线分析，+15°电流曲线正常，可以判断+15°和-15°的共用设备（蓝色）和+15°独用的设备正常（红色）。蓝色的设备为+15°和-15°的共用设备包括自耦变压器，整流变压器的一次绕组和电机。红色的设备为整流变压器+15°二次绕组、一级、二级电流互感器、正反组晶闸管整流桥、快开和电抗器。

第二步：可能出问题的设备为整流变压器-15°二次绕组、一级和二级电流互感器、正反组晶闸管整流桥、快开和电抗器，由于晶闸管出现问题的频率最高，所以检修过程中首先更换了-15°的正组和反组的12 块可控硅以及脉冲控制板ITDC，后送电做闭环电流试验，示波器显示电流波形凌乱异常，更换控制板和CPU 后波形呈现，但波头有缺失且给定电流越大，现象越明显。通过更换脉冲放大板、对调+15°和-15°的CPU 和脉冲板，并检查控制线路排除控制系统故障的可能性；用分压板测试整流变压器的-15°绕组的输出电压正常。上述处理过程排除控制系统、可控硅、整流变压器二次侧-15°绕组故障的可能性。

第三步：根据电压波形正常，电流波形异常的故障现象，判断有两种可能情况。

1）主回路负载故障。经过上述过程主回路负载只有快开和电抗器没有检查，电抗器为感性负载，只有在电流变化的时候起作用，可以排除。快开经检查合闸动作正常。

2）电流检测回路故障。检测回路包括控制板、一级互感器、二级互感器。更换完控制板和二级互感器，故障想象依然存在，用卡流表测量二级互感器的一次侧电流，A 相和C 相为7 A，B 相为2 A，停高压检查一次互感器发现B 相互感器二次侧阻值为0（A相和C 相为100 Ω），确定B 相电流互感器损坏。

4 故障的主要原因及处理方法

此次故障的主要原因为F1 整流变压器二次侧一级电流互感器二次侧短路导致。电流互感器的原理、作用及接法如下：

1）电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，电流互感器原理是电磁感应原理。电流互感器由闭合的铁心和绕组组成。它的一次线圈串联在电路中，而且匝数很少，因此它经常有线路的全部电流流过，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流．而与二次电流无关；二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。在运行中如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流，都会在二次侧产生过电压，给二次系统绝缘造成危害，还会使互感器烧损，甚至危及运行人员的生命安全。

2）电流互感器在交流回路中使用，在交流回路中电流的方向随时间在改变。电流互感器极性的一般采用减极性原则标注，即：一、二次绕组中的电流在铁心中产生的磁通方向相反。

3）接线方式主要分两相式不完全星形接线、两相电流差接线和三相完全星形接线。两相星形接线又称不完全星形接线，这种接线只用两只电流互感器，统一装设在A、C 相上。一般测量两相的电流，但通过公共导线，也可测第三相的电流；两相电流差接线也称为两相交叉接线。由相量图可知，二次侧公共线上电流为Ia-Ic。这种接线很少用于测量回路；三相星形接线又称完全星形接线，它是由三只完全相同的电流互感器构成。由于每相都有电流流过，当三相负载不平衡时，公共线中就有电流流过，此时，公共线是不能断开的，否则就会产生计量误差。

2）F1 主电机整流变压器二次侧电流检测系统有两级互感器组成，一级互感器的互感比为3000/5，二级互感器的互感比为5.0/0.5，两级互感器串联使用。电流互感器接法为三相完全星形解法，IB=-（IA+IC）。

故障时，B 相一级电流互感器阻值为0（其他两相为100 Ω），确定B 相一级电流互感器损坏，临时改为不完全星形接法，把B 相一级互感器二次侧KB1和KB2短接，将B 相二级互感器Lb1拆掉，一级互感器的A 相KA2和C 相KC2短接连接至B 相的二级互感器的一次侧Lb1。

3）故障处理完毕后，送电轧钢，第一块钢的电流曲线完全正常，+15°和-15°电流曲线几乎重合。

根据经验电流互感器损坏的几率比较小，可控硅损坏的频率高，导致把故障判断的中心放在了传动系统的主回路和控制系统上，延长了故障处理时间，所以在电气故障的处理过程中，突破经验主义的界限，打破常规的故障处理办法，认真研究设备的原理，形成清晰的思路。现在处理故障的处理方法主要是排除法，以后要加强对整个系统的研究，扩宽范围，站到更高的高度，用全局的眼光来判断故障、处理问题。