水電站集水井水泵電機誤動原因及對策分析

崔亮亮

摘 要：當前很多的水電站集水井水泵的電機控制都會采用常規繼電器控制、PCL控制、還有前兩者相結合的控制方法，通過這些控制實現電機主備用自動輪換啟動。本文主要結合華光潭水電站的集水井水泵電機誤動的原因進行分析，通過分析找到相對應的解決措施，更好的實現對水泵電機的控制，保證水電站集水井水泵電機的正常工作。

關鍵詞：水電站 集水井水泵電機 誤動原因 對策

1.華光潭水電站的概況

華光潭水電站位于浙江省臨安龍崗鎮，建設在分水江干流上游的巨溪上，整個電站的總裝機容量大約為85MW，一級電站的裝機容量為60MW，二級電站的裝機容量為25MW。該電站在2005年下半年就已經建成并投入使用，該電站的總裝機容量是杭州地區最大的。電站采用的是梯級控制，一級水電站和二級水電站之間相距較遠，其中一級水電站采用的是無人值班模式。在一級電站實行無人值班模式的過程中，電站的廠房設備標準都達到了國家電網公司《水電廠無人值班若干規定》的要求，原有的常規繼電器控制的集水井水泵電機控制回路也進行了改造，改成了常規繼電器和PCL控制相結合的模式，還配備了不同工作原理的水位信號器。

2.改造方案

對華光潭水電站一級水電站的改造主要是將原來的常規繼電器控制集水井水泵電機改成了由常規繼電器控制和PLC控制相結合的回路控制，這種控制方式能夠實現主備用的自動切換，相對于以前的控制系統還具有靈活、穩定的特性，相對應的減少了工作人員檢修設備的工作量。

3.故障及其原因分析

對原有的控制系統進行改造之后，集水井水泵電機的主備啟動、輪換運行、模擬量啟動、開關量啟動等都很正常，但是在試運行的過程中卻出現了故障，主要表現為主備泵不輪換、備用泵水位沒有達到時主備泵同時啟動、一臺泵連續啟動多次，另一臺泵再啟動的非正常輪換。

集水井水泵電機控制回路如圖 1 所示，電機啟動過程如下：

3.1 控制回路的初始狀態

當控制回路上電時，1C，2C 及 1ZJ，2ZJ 的常閉觸點均處于閉合狀態。因此，1ZJ 線圈和 2ZJ 線圈哪個線圈先得電是隨機的?，F在假設 1ZJ 的線圈先得電，則 1ZJ 的常開點閉合，回路 104-110-107-102-109-N 處于就緒狀態。

3.2控制回路的主備用自動輪換

當工作電機投入繼電器 3ZJ 動作時，1C 閉合，1 號電機啟動，1C 的輔助觸點 21/22 斷開，繼電器1ZJ 的線圈掉電。此時 1 號電機由 104-105-102-109-N 回路自鎖控制，繼續運行；繼電器 2ZJ 得電，回路 204-210-207-202-209-N 就處于就緒狀態。

由圖 2 可知，通過對控制回路元器件工作特性的測試以及對其動作過程的分析發現，在現場工作條件下電氣元件的非理想開閉、電氣接點的抖動和時滯是導致集水井水泵電機控制回路時序混亂、兩臺電機同時誤啟動的主要原因。

4.改進措施

針對以上的誤動原因分析可以從兩個方面解決電機誤動，第一是更改元件，實現理想開閉，第二是在主備輪換的過程中避開出現抖動及時滯的時間段。由于電氣抖動及時滯的時間很短，所以操作具有一定的難度，但是只有避開這段時間才能實現主備用的自動輪換，實際工作過程中，更改元件實現理想開閉基本上是不可能的。電氣元件的參數在一定的范圍才有效，假設接觸器的啟動時間是在0-20ms，但是受到材料或者機構工藝等方面的限制，根本不可能在這么短的時間內完成理想開閉，所以避開出現抖動及時滯的時間段成為了唯一的解決方法。所以可以在圖1的控制回路中增加1個中間繼電器3ZJ'，將線圈和中間繼電器 3ZJ 線圈并聯，再將它的 2 對常開接點分別并聯到回路 104-106及 204-206 中，如圖 1 虛線部分所示。假設 1ZJ 的線圈首先得電，當工作電機啟動的信號達到時，3ZJ 及 3ZJ'的線圈均得電，此時 1號電機先作為主用。啟動后，由于3ZJ'的線圈得電，回路 104-106 連通，因此 1ZJ 的線圈得電，這時并不會完成主、備用電機的輪換。當電機運行一段時間達到復歸點時，3ZJ'線圈失電，回路 104-106 斷開，1ZJ 線圈失電，2ZJ 線圈得電，完成主備用電機的輪換。

對控制回路進行改進，增加一個3ZJ'的中間繼電器，這時候的主、備輪換的過程是發生在電機啟動信號復歸后，而不是電氣抖動和時滯期間。采用這種方法可以將主備用輪換的過程進行改變，不再是在工作電機投入后輪換，而是在信號復歸時輪換，這樣就可以很好的解決電氣抖動和時滯所造成的時序混亂問題。

5.結束語

電氣元件的抖動時滯造成的回路控制時序混亂可以通過引入中間繼電器，然后再利用工作電機投入復歸信號在電機停止信號之前到達的特性進行解決，這樣可以有效的避免2臺集水井水泵電機不能正常轉換、主備水泵電機同時開啟和同時停止的狀態，可以實現電機的有效保護。

參考文獻：

[1] 白雪.電機與電氣技術 [M].陜西：西北工業大學出版社，2008.