電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù)一

1、電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù) （一 ）摘要：本文從分析供配電系統(tǒng)故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響著手， 較全面地分析了各種電動(dòng)機(jī)再起動(dòng) 的方法及技術(shù)， 重點(diǎn)介紹了電壓與電流控制式電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法及可編程序控制器電動(dòng)機(jī) 群再起動(dòng)技術(shù)，以及如何選擇電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的方法與技術(shù)。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)供配電系統(tǒng)故障前言隨著工業(yè)的發(fā)展， 企業(yè)內(nèi)具有數(shù)千臺(tái)電動(dòng)機(jī)的供配電系統(tǒng)已屢見不鮮。 如此龐大的供配電系 統(tǒng)發(fā)生故障的概率是很高的， 一旦發(fā)生故障就會(huì)造成幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 電 動(dòng)機(jī)通常是企業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的主要?jiǎng)恿Γ?大量電動(dòng)機(jī)的停運(yùn)將給企業(yè)造成很大經(jīng)濟(jì)損失及生 產(chǎn)的混亂，特別是大型連續(xù)化生產(chǎn)要求非常高的危急企業(yè)， 還可能

2、引發(fā)其他設(shè)備及人身事故， 損失更為嚴(yán)重。 目前電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的方法及技術(shù)有許多種， 而且各有千秋， 如何根據(jù)經(jīng)濟(jì)技 術(shù)比較確定企業(yè)需要的電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法與技術(shù)是一個(gè)擺在我們面前的關(guān)鍵問題。供配電系統(tǒng)故障對(duì)電動(dòng)機(jī)供電回路的影響電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)過程分為兩部分， 即：當(dāng)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)電動(dòng)機(jī)開始失速； 故障切除 電源恢復(fù)后電動(dòng)機(jī)再加速至原轉(zhuǎn)速。 分析電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù)應(yīng)首先了解供配電系統(tǒng)故障對(duì)電 動(dòng)機(jī)供電回路的影響。供配電系統(tǒng)故障的不同對(duì)電動(dòng)機(jī)供電回路的影響也不一樣，再起動(dòng)處理的方法也應(yīng)有區(qū)別。 供配電系統(tǒng)故障分單相接地、兩相短路、 三相短路、 對(duì)稱及不對(duì)稱等多種故障形式， 但對(duì)電 動(dòng)機(jī)供電回路的影響

3、主要取決于故障的時(shí)間及電壓降低的幅度。.1 瞬時(shí)欠壓瞬時(shí)欠壓（ VoltageSag）是瞬時(shí)的電壓降低，而不是電壓的消失，其過程分為電壓降低與電 壓恢復(fù)兩部分。 供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的瞬時(shí)， 由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磁鏈不能突變， 原有的 電流將繼續(xù)存在， 并在定子繞組端子間感應(yīng)電壓。 該感應(yīng)電壓并不立即下降， 而且能保持相 當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間， 此電壓稱為殘余電壓。 由于殘余電壓的存在， 如果電源斷開后， 很快又再次合閘， 將出現(xiàn)較大的合閘沖擊電流及沖擊轉(zhuǎn)矩， 沖擊大小由合閘瞬間電動(dòng)機(jī)的殘余電壓大小及相位 決定。根據(jù)電動(dòng)機(jī)殘余電壓衰減的不同瞬時(shí)欠壓可分為斷電故障、 近距離短路故障和遠(yuǎn)距離 短路三種形式： 斷

4、電故障是指電動(dòng)機(jī)群與供配電系統(tǒng)斷開所引起的故障。發(fā)生的原因重要是誤操作。例如， 誤將運(yùn)行變電所的電源斷開。 斷電故障時(shí)， 由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的電磁能沒有任何消耗， 電動(dòng) 機(jī)殘余電壓衰減的很慢。斷電故障在瞬時(shí)欠壓中發(fā)生的概率最低。近距離短路故障是指在與電動(dòng)機(jī)電氣距離較近處發(fā)生的短路故障。 在近距離短路故障時(shí)， 電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的電磁能因向短路點(diǎn)提供短路電流而很快衰減， 因此殘余電壓衰減的也很快。 近 距離短路故障在瞬時(shí)欠壓中的發(fā)生率較高。遠(yuǎn)距離短路故障是指在與電動(dòng)機(jī)電氣距離較遠(yuǎn)處發(fā)生的短路故障。 在遠(yuǎn)距離短路故障時(shí)， 電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的電磁能也因向短路點(diǎn)提供短路電流而有所衰減， 殘余電壓衰減的較快，

5、但比近 距離短路故障衰減的慢些。遠(yuǎn)距離短路故障在瞬時(shí)欠壓中的發(fā)生率最高。電動(dòng)機(jī)的殘余電壓不僅與短路故障的電氣距離有關(guān)而且還與故障的形式有關(guān)， 如果供配電系 統(tǒng)內(nèi)具有補(bǔ)償電容器將會(huì)降低殘余電壓的衰減速度。為了防止由于殘余電壓的存在對(duì)電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的沖擊，BZT（備用電源自動(dòng)投入）等保護(hù)應(yīng)在電動(dòng)機(jī)母線電壓衰減小于 0.33puV/HZ 時(shí)才能動(dòng)作，或作用于電源電壓與電動(dòng)機(jī)殘余電壓 之間的相差小于 30內(nèi)。電動(dòng)機(jī)殘余電壓衰減速度直接影響采用小于0.33puV/HZ 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，以及電動(dòng)機(jī)母線電壓的恢復(fù)及電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的時(shí)間。 瞬時(shí)欠壓時(shí)因電壓快速恢復(fù)會(huì)發(fā)生僅部分電動(dòng)機(jī)停運(yùn)的情況， 此時(shí)電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技

6、術(shù)的處理 應(yīng)是躲過電動(dòng)機(jī)殘余電壓的影響，然后立即將停運(yùn)的電動(dòng)機(jī)直接再起動(dòng)。2.2 短時(shí)失壓 短時(shí)失壓與瞬時(shí)欠壓的區(qū)別在于殘余電壓是否消失。 短時(shí)失壓是電壓降低至消失而后電壓才 恢復(fù)。產(chǎn)生的原因主要是繼電保護(hù)時(shí)差配合等原因無法實(shí)現(xiàn)快速切除故障。故障發(fā)生瞬間， 電動(dòng)機(jī)的電流與轉(zhuǎn)矩陡然增大， 然后逐漸振蕩衰減， 而殘余電壓和轉(zhuǎn)速也開始逐漸下降。 電 源恢復(fù)瞬間， 電動(dòng)機(jī)的電流與轉(zhuǎn)矩也會(huì)迅速增大， 然后逐漸振蕩衰減， 而轉(zhuǎn)速也開始逐漸上 升，經(jīng)過短時(shí)的振蕩后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。供配電系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)失壓時(shí)， 低壓電動(dòng)機(jī)交流接觸器已斷開， 非再起動(dòng)的高壓電動(dòng)機(jī)均跳閘， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降很多， 此時(shí) BZT 等保

7、護(hù)可立即動(dòng)作。 母線電壓恢復(fù)后， 電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù)的 處理應(yīng)是將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)， 但采用的電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法與技術(shù)不同再起動(dòng) 的過程也各異。2.3 長(zhǎng)期失壓長(zhǎng)期失壓是指供配電系統(tǒng)電壓消失時(shí)間通常大于 10 秒的故障。當(dāng)電動(dòng)機(jī)所在的母線發(fā)生長(zhǎng) 期無法恢復(fù)的故障時(shí)， 電動(dòng)機(jī)已全部停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 為了防止電動(dòng)機(jī)隨供配電系統(tǒng)的恢復(fù)同時(shí)再 起動(dòng)而造成的設(shè)備事故及人身傷亡，必須清除全部電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)信息。3 電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法 正常運(yùn)行時(shí)記錄電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信息， 供配電系統(tǒng)故障消除后， 按故障前記錄的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信 息重新起動(dòng)電動(dòng)機(jī)即完成了電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)。 按電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的過程中是否可以控制， 再起動(dòng) 方

8、法分為無控式與可控式兩種。3.1 無控式再起動(dòng)方法 在供配電系統(tǒng)故障后電壓恢復(fù)瞬時(shí)， 按電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信息， 立即將所有參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī) 全部同時(shí)再起動(dòng)既為無控式再起動(dòng)方法。 該方法電路簡(jiǎn)單，使用電器元件很少，費(fèi)用低，但 存在如下缺點(diǎn)：受到供配電系統(tǒng)容量的限制不能完成全部運(yùn)行電動(dòng)機(jī)均參加再起動(dòng)。 可因電動(dòng)機(jī)殘余電壓而產(chǎn)生電流及轉(zhuǎn)矩沖擊。由于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的非周期沖擊電流， 可能造成變壓器跳閘， 同時(shí)也會(huì)造 成電動(dòng)機(jī)端電壓顯著下降，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩低于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使再起動(dòng)失敗。無法防止短時(shí)再次再起動(dòng)以及再起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)。3.2 可控式再起動(dòng)方法供配電系統(tǒng)故障時(shí)， 將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信息做瞬時(shí)

9、的記錄， 供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后， 利用各種 控制方法按電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信息， 逐步將全部停運(yùn)的電動(dòng)機(jī)分期分批地再起動(dòng)既為可控式再起 動(dòng)方法。3.2.1 時(shí)差控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng) 時(shí)差控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)方法是預(yù)先將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分為固定的多個(gè)批 次，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)固定在一個(gè)批次中， 每批再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)固定一個(gè)再起動(dòng)時(shí)間， 各批次再起動(dòng) 時(shí)間有一個(gè)時(shí)差，而且再起動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)差越大。時(shí)差控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是控制方法簡(jiǎn)單， 主要缺點(diǎn)是時(shí)差難以選擇。 時(shí)差選 大了會(huì)使再起動(dòng)過程拖延很長(zhǎng)時(shí)間， 最后一批再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)幾乎是在完全停轉(zhuǎn)的情況下滿載 起動(dòng)，這使得許多電動(dòng)機(jī)因過電流而跳閘；時(shí)差

10、選小了會(huì)出現(xiàn)相鄰批次的再起動(dòng)電流疊加， 造成母線電壓下降。 由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是隨著端電壓平方成反比而變化的， 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 也會(huì)大幅度下降，再起動(dòng)能耗增加，再起動(dòng)的時(shí)間也隨著端電壓的大幅度下降而更加延長(zhǎng)， 以致多批次再起動(dòng)電流疊加，直至電源因過電流斷電，再起動(dòng)失敗。另外，供配電系統(tǒng)的故 障是非常復(fù)雜的， 故障切除后再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)母線的電壓也是變化的， 因此很難保證不出現(xiàn)再 起動(dòng)電流疊加的現(xiàn)象。在一個(gè)變電所內(nèi)不是全部電動(dòng)機(jī)都處在運(yùn)行狀態(tài)， 而是約有 30% 50%電動(dòng)機(jī)處在備用狀態(tài)， 對(duì)于所內(nèi)的每段母線運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)也是根據(jù)生產(chǎn)和設(shè)備的需要而變化的， 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 狀態(tài)是隨機(jī)的， 一般在裝機(jī)容

11、量的 30% 80%之間，特殊情況可達(dá)到 10% 100%。但該控制 方法只能按 100%再起動(dòng)裝機(jī)容量來安排批次和時(shí)差，如某批內(nèi)沒有運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，該控制方 法只能是空等一個(gè)時(shí)差。 在供配電系統(tǒng)發(fā)生瞬時(shí)欠壓中會(huì)出現(xiàn)母線上僅數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)停運(yùn)的情 況，如這幾臺(tái)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)都被分在后幾批內(nèi)，該控制方法也只能是空等幾個(gè)時(shí)差。3.2.2 電壓控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng) 電壓控制式電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法也是預(yù)先將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分為固定的許多批次， 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)也固定在一個(gè)批次中。 正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓， 故障后電壓恢復(fù)時(shí) 用再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓控制各批電動(dòng)機(jī)完成再起動(dòng)任務(wù)。 該方法與電壓與電流控

12、制式 電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法相比簡(jiǎn)單一點(diǎn)， 但因?yàn)樵谠倨饎?dòng)過程中再起動(dòng)電流的變化很大， 而母線 電壓變化較小，僅用母線電壓控制很難實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)狀態(tài)。3.2.3 電壓與電流控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng) 與上述兩種方法一樣， 該方法也是預(yù)先將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分為固定的許多批次， 每 臺(tái)電動(dòng)機(jī)也固定在一個(gè)批次中。 正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓， 而在故障后電壓恢復(fù) 時(shí)是用再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓與母線總電流共同控制各批電動(dòng)機(jī)完成再起動(dòng)任務(wù)的。 在再起動(dòng)過程中始終檢測(cè)再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓與母線總電流， 如母線電壓與母線總電 流滿足了再起動(dòng)要求就立即起動(dòng)下一批電動(dòng)機(jī)， 直至再起動(dòng)完成。

13、如某批內(nèi)沒有運(yùn)行電動(dòng)機(jī) 也立即起動(dòng)下一批電動(dòng)機(jī)， 沒有任何等待。 如多批內(nèi)沒有停運(yùn)的電動(dòng)機(jī)， 該控制方法也可直 接起動(dòng)最后一批的電動(dòng)機(jī)。在分批方法上即要考慮運(yùn)行容量為 100%的裝機(jī)容量時(shí)的快速再起動(dòng)，又要兼顧由遠(yuǎn)距離短 路瞬時(shí)欠壓而引起的數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)停運(yùn)現(xiàn)象。 因此，在電壓與電流控制式電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法 中電動(dòng)機(jī)群的分批是很嚴(yán)格的， 分不好還會(huì)出現(xiàn)電流沖擊， 電源開關(guān)跳閘， 以致再起動(dòng)失敗。3.2.4 電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng) 電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)群沒有固定的分批， 供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后， 該方法立即將停運(yùn)的電動(dòng)機(jī)按重要性及負(fù)載性質(zhì)等條件排好再起動(dòng)的順序， 根據(jù)

14、預(yù)先設(shè)定的 再起動(dòng)最大電流 Im 及母線恢復(fù)電壓計(jì)算出第一批應(yīng)再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的容量及臺(tái)數(shù)，并立即 再起動(dòng)第一批機(jī)群。 然后檢測(cè)再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓及母線總電流， 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算 出下一批應(yīng)再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的容量和臺(tái)數(shù)， 并立即再起動(dòng)該批電動(dòng)機(jī)， 以此類推， 直至全部 電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)結(jié)束。電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)是目前最合理的再起動(dòng)方法。3.2.5 電壓控制式、電壓與電流控制式及計(jì)算式再起動(dòng)方法的共同特點(diǎn)1）可靠性高 這三種方法的構(gòu)成都非常簡(jiǎn)單， 參加運(yùn)行的元件很少， 而且元件也都很先進(jìn)， 因此可靠性很 高。2）再起動(dòng)速度快 再起動(dòng)時(shí)間是與負(fù)載成正比， 與恢復(fù)電壓平方成反比， 即負(fù)載

15、越大再起動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)， 恢復(fù)電 壓越高再起動(dòng)時(shí)間越短。 這三種方法是在保證母線電壓的情況下完成再起動(dòng)的， 因此再起動(dòng) 是在高起動(dòng)電壓的條件下執(zhí)行的，從而使再起動(dòng)時(shí)間減少。3）防止殘余電壓引起的電流沖擊 這三種方法對(duì)瞬時(shí)欠壓故障采用了一定延時(shí)， 即供配電系統(tǒng)斷電后保持一段延時(shí)后再開始再 起動(dòng)，給電動(dòng)機(jī)機(jī)端殘余電壓一個(gè)衰減時(shí)間， 在延時(shí)期間即使電壓已經(jīng)恢復(fù)也不開始再起動(dòng)， 防止了電動(dòng)機(jī)群再次合閘沖擊。4）防止短時(shí)再次再起動(dòng) 這三種方法在再起動(dòng)結(jié)束的一段時(shí)間內(nèi)， 將該段母線的再起動(dòng)回路閉鎖， 以防止短時(shí)內(nèi)連續(xù) 再起動(dòng)使電動(dòng)機(jī)群超過允許溫度而損壞。5）防止再起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)當(dāng)由于恢復(fù)電壓較低、 負(fù)載過重等原因使再起動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間不能結(jié)束時(shí)， 這三種方法可自動(dòng)結(jié)束 以后各批再起動(dòng)，防止拖垮電網(wǎng)或引起電氣設(shè)備的損壞。6）應(yīng)有動(dòng)作反映時(shí)間 在這三種再起動(dòng)方法中， 某一批再起動(dòng)指令發(fā)出后與下一批再起動(dòng)指令發(fā)出前應(yīng)有一個(gè)動(dòng)作 反映時(shí)間。 該時(shí)間包括控制元件指令發(fā)出時(shí)間、 開關(guān)動(dòng)作時(shí)間、 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流非周期分量 衰減時(shí)間以及控制元件電壓與電流的測(cè)量反映時(shí)間。3.2.6 電壓與電流控制式及計(jì)算式再起動(dòng)方法的共同特點(diǎn) 除了上述與電壓控制式的共同特點(diǎn)外， 電壓與電流控制式及電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批 再起動(dòng)方法還具有以下特點(diǎn)：1）