鎳鐵水淬渣電氣控制柜電壓互感器損壞的故障分析與改進

詹興國

（寧夏天元錳業有限公司751103）

鎳鐵水淬渣電氣控制柜電壓互感器損壞的故障分析與改進

詹興國

（寧夏天元錳業有限公司751103）

鎳鐵水淬渣水系統是制造鉻鐵項目電爐鐵水冷卻和沖渣的主要環節之一。本文從最常見的產能擴大案例中關于鎳鐵水淬渣水系統改進工作進行分析，就主要電路控制系統中的電器控制柜的核心器件“電壓互感器”的故障情況進行了分析，并提出了相應的解決方案，希望能夠對同業從業人員有所參考和借鑒。

淬渣；電壓互感器；故障；分析

產能擴大是企業發展中常見的一項工作，特別是在市場經濟活躍期，對于企業發展來說，對原有設備進行技改進行產能擴大是常見情況。筆者所任職的企業，現有3個鐵原水淬渣車間，原設計產能為15t/爐次，為擴大產能，擬將增容至20t/爐次。經過市場考察及實驗計算，為了解決改造后慮爐況發生變化后渣量增大，粘度增大或流動性變差的問題，防止在生產中造成阻渣或“放炮”現象，避免存在重大的人生傷害和機器設備安全隱患，主要的技改方案為：每臺爐配置一臺單級雙吸離心泵，每一個車間兩臺爐共同備用一臺單級雙吸離心泵，即：每一個車間就安裝3臺水泵，3個車間共安裝9臺單級雙吸離心泵離心泵。單級雙吸離心泵電機電源采用10kV電壓供電，對每臺單級雙吸離心泵電機采用變頻軟啟動工作方式。但是在安裝調試試車期間，新訂購安裝的9臺10kV軟啟動柜頻繁出現燒毀電壓互感器故障，前后共損壞電壓互感器5臺。經詳細分析故障發生的原因，參考整體設計所提供的資料和產品技術資料、圖紙，最后對啟動柜進行合理的設計和接線改動，最終使9臺軟啟動柜運行正常。具體實際案例情況分析如下：

1 相關現狀分析

1.1 設計思路

（1）現場每臺單級雙吸離心泵電機，要求軟啟動柜能夠啟動，高壓柜利用配置的斷路器也要能夠啟動。

（2）在每一個車間除了配置的單臺單級雙吸離心泵電機1#、2#外，還針對對每一個車間的1#、2#兩臺爐又配置了一臺備用的3#泵啟動柜。這樣保證1#、2#出現問題不能啟動，就通過打開和關閉閥門開啟3#單級雙吸離心泵電機。

1.2 水淬渣高壓軟起動器系統原理

1.2.1 高壓軟起動器系統原理圖（如圖1）

圖1

1.2.2 高壓軟起動器系統原理圖元器件說明

以上原理圖中，QF為高壓軟啟動裝置內部斷路器，PT為電壓互感器，SCR為晶閘管串并聯組件，C為并聯在晶閘管兩端的動態均壓電容，M為所驅動的單級雙吸離心泵高壓電機，QF1為外部直啟開關柜中的斷路器。

1.2.3 高壓軟起動器系統啟動原理分析

當QF不閉合QF1閉合時，M啟動，并聯在晶閘管兩端的動態均壓電容C與感性的PT串聯，再與電機M相并聯，直接接在10kV高壓上，這樣并聯在晶閘管兩端的動態均壓電容C和電壓互感器組成一個串聯諧振電路，其串聯等效電路示意圖如圖2。

串聯回路中的電流決定于回路電壓與總的回路阻抗。在任何電電源頻率下，因容抗、感抗的相角問題，回路總阻抗是兩者的差值。容抗、感抗差別較小，回路電路就越大；當容抗、感抗相等時，即諧振點，回路將有最大電流。也就是說，在任何電源頻率下，串聯回路中的C、L上的電壓，總有一個高于電源電壓。當組成的這個電源電壓高于電壓互感器一次電壓時，就會直接損壞電壓互感器。

另外，在這種情況下通過高壓控制柜啟動電機，相當于對電壓互感器反向送電，必然要燒毀電壓互感器。即使改變控制回路，增設軟啟動柜與開關柜的電氣連鎖，也不能改變燒毀電壓互感器的可能性。

圖2

2 頻繁損壞電壓互感器采取的措施

根據現場實況，在水泵電機直接啟動時，為了避免高壓軟啟動裝置反向送電產生諧振，現對高壓軟啟動使用的信號采集做如下變動：

（1）充分考慮高壓軟啟動裝置內安裝電壓互感器容易產生諧振，斷開軟起柜內電壓互感器，對用軟起柜和由高壓開關柜啟動離心泵電機，就不會存在電容、電感的串聯回路，消除了產生和存在諧振的可能性。軟起柜內的電壓互感器只起到過電壓保護作用。

（2）對于軟啟動裝置所需要的電壓信號，可以從從高壓開關PT柜直接引入，通過計算6臺高壓軟啟動內使用PT的總容量為10VA，綜保單臺容量0.2VA，電壓表單臺容量0.1VA，軟啟動主板為1VA，綜保共15臺，電壓表10個，軟啟動主板6塊。另外3臺高壓配電柜容量5VA，現使用PT柜內計量回路回路作為軟啟動柜測量和信號采集，其繞組容量15VA，可以滿足使用且不會影響高壓開關柜的運行、測量和保護。

（3）在原有的電氣控制不變的情況下，經過改動，當使用軟起功能時，操作步驟不變，只是將斷路器送電，軟起柜旋鈕開關扭到軟啟動檔，按啟停按鈕即可實現對電機的控制。不會影響高壓軟啟動裝置的性能、操作方法和正常使用。

（4）斷開了軟起柜內的電壓互感器，更改為外部開關柜直接啟動，原電壓互感器的電壓信號，改為PT柜的電壓信號代替，不會影響高壓軟起裝置的性能和操作方法。

3 結束語

綜上所述，在根據生產狀況對電機進行控制過程中，為了保證其安全性，必須對電機的控制設置，要滿足其設計的合理性，在安裝使用過程中，全面掌握一些故障的對應狀態和故障處理方法，要能夠根據故障狀態，采取有效的處理措施，從而對設備的安全和穩定運行進行保證。

[1]周建男.利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金及不鋼銹鋼[M].化學工業，2016，1.

TF644

A

1004-7344（2016）30-0228-01

?壓互感器現場驗收及運行維護[M].中國電力出版社，2015，10.

2016-10-4

詹興國（1966-），男，漢族，寧夏中寧人，電氣工程師，主要從事電氣及設備管理，工程項目的安裝，設備驗收工作。