同步电动机启动过程中环火故障及解决办法

同步电动机启动过程中环火故障及解决办法

发表时间：2018-10-16T15:51:43.973Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：赵勇

[导读] 摘要：通过生产实践中同步电动机起机过程中产生环火的故障，分析原因及其解决办法。

新疆钢铁雅满苏矿业有限责任公司新疆哈密 839126

摘要：通过生产实践中同步电动机起机过程中产生环火的故障，分析原因及其解决办法。

关键词：同步电动机励磁绕组环火

1 引言

选矿厂普遍采用同步电动机作为球磨机的驱动设备，具有功率因数高、转速恒定的优点。同步电动机运转的好坏直接影响球磨机的作业率。

2 同步电动机的启动工作原理

同步电动机主要用于拖动恒定转速的大型机械设备，如球磨机、空气压缩机、离心水泵等。

由于同步电动机的启动转矩为零，不能自行启动，所以采用异步启动方法帮助启动，整个启动过程分为异步启动和牵入同步两个阶段。在启动过程中转子绕组是不能投入励磁电流的，否则将增加启动的困难，即发生堵转。同时励磁绕组又不能开路，否则启动时励磁绕组上感应出较高的危险电压，使绕组绝缘击穿受损伤。但是，如果将励磁绕组短路，则会产生很大的启动电流，使励磁装置受到损坏。因此，在启动同步电动机时励磁绕组通常是通过灭磁电阻短接的，灭磁电阻约为励磁绕组电阻值的十倍左右。启动过程结束前，也就是转子转速接近同步时，在亚同步时切除灭磁电阻，并且投入励磁电流。

3 问题的产生及原因分析

选矿厂共有4台同步电动机，沈阳股份电机厂，1997年制造，使用时间已经达到21年。最近其中一台同步电动机起机过程中，产生环火现象，进入同步转速后环火消失，电机运行正常。

最初故障是偶尔出现一次，后期每次起机过程都会发生，持续时间2-3秒，停机后，拆开防护网，仔细查找故障点，发现转子励磁绕组线圈连接处开焊，局部过热绝缘烧出几个小洞。

初步分析原因师同步电动机在带励失步时，励磁系统虽仍有直流励磁，但励磁电流及定子电流强烈脉动，电机亦遭受强烈脉振，有时甚至产生电气共振和机械共振。带励失步大多引起电机产生疲劳效应，造成电机内部暗伤，并逐步积累和发展。带励失步所造成电机损伤，转子励磁绕组接头处产生裂纹，出现过热、开焊、绝缘烤焦，同步电动机起机过程中转子励磁绕组产生感应电流，在接头处打火，转子旋转形成环火。

4 解决方案

4.1 临时解决方案

转子励磁绕组接头处已经开焊，部位在两个线圈中间，比较靠里，无法在现场采用铜焊进行修复，要想彻底修复只能更换后离线修理，但更换电机需要2天时间，影响球磨机作业率。分析电气连接的方法，常用的连接方法有绞合连接、紧压连接、焊接等，我们采用压接的方式固定开焊部位，采用5mm的胶木板，制作两块平板，两块楔子板，把两块平板浸泡绝缘漆后塞入接头的两边，再用楔子板打进平板和接头之间，压紧线圈接头，经过这样处理后转子环火现象消失，运行正常。

4.2 长期解决方案

需要更换同步电动机，送到修理厂家，选用银铜焊条，采用气焊焊接，电机转子抽芯后，线圈经过预先处理后，将接头之间的缝隙全部焊满，再重新绝缘处理。

对同步电动机励磁部分进行改造，应用先进的LZK-3型同步电动机励磁装置，增强了系统的稳定性，具有如下主要功能。（1）通过合理选配灭磁电阻RF，分级整定灭磁可控硅KQ的开通电压，使电机在异步驱动状态时，KQ在较低电压下便开通，故具有良好的异步驱动消除了原励磁屏在电机异步暂态过程中所存在的脉振，满足带载起动及再整步的要求；而当电机在同步状态时，KQ在过电压情况下才开通，既起到保护器件的作用，又使电机在正常同步运行时，KQ不误导通。

（2）机组异步启动时，励磁系统能在转子滑差为0.05-0.03时“准角”投励，并有后备计时投励环节，具有强励磁整步的功能。电机可在全压或降压条件下可靠拉入同步.启动过程平滑、快速、可靠。

（3）具有完善可靠的带励失步、失励失步保护系统，保证电机在发生带励失步和失励失步时，快速动作，保护电机，使电机免受损伤.

（4）具有快速可靠的灭磁系统，可使电机在遇到故障，被迫跳闸停机时，明显减少其损伤程度。（5）在电机失步后，可根据现场工况选择跳闸停机或不停机带载自动再整步。当采用不停机带载自动再整步方式时，整个过程平滑、快速（仅需数秒钟），不损伤电机，不必减负载，并设有后备保护环节，以保证电机的安全运行。

5、结论

同步电动机故障处理完成后，降低球磨机停机时间，提高设备作业率，保证了生产的稳定，确保了质量指标的稳定，为全年生产任务的完成打下了坚实的基础，同时也降低了电耗，降低了成本。

参考文献：

《电机学》（中国电力出版社）

《同步发电机励磁系统原理与运行维护》（中国水利水电出版社）

作者简介：赵勇（1976-），男，电气工程师，长期从事电气设备及自动化控制技术的维护工作