關于核電站直流電機試驗期間電流、轉速偏高的原因及解決方案總結探究

陳偉

【摘 要】結合核電站直流電機試驗期間電樞電流、轉速偏大的現象，分析試驗過程電機電樞電壓、電樞電流、轉速的趨勢曲線，定位原因是試驗期間勵磁回路元件溫度升高引起勵磁回路阻值漂移。調節勵磁回路電阻，實現核電站直流電機電流與轉速的穩定。

【Abstract】Combine with the phenomenon of both higher current and speed of DC motor in nuclear power station， we analyze the trend curve of armature voltage， armature current and speed of the motor .We find that excitation circuit elements temperature rise due to the excitation circuit resistance drifting. Regulating excitation circuit resistance can let current and speed of the DC motor of nuclear power station stable.

【關鍵詞】直流電機；電流；轉速；勵磁系統

【Keywords】DC motor； current； speed； excitation system

【中圖分類號】TM332 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0191-02

1 引言

核電機組設置有排氣口應急噴淋系統直流電機應急泵，在機組失去凝結水抽取泵正常供水的情況下，該直流電機應急泵能自動啟動，保證噴淋水的正常供應。在核電機組系統設備中，直流電機承擔著重要應急設備的功能，它的穩定運行對于整個電站有著至關重要的作用。

該直流電機為并勵直流電機，功率50kW，額定轉速3000rpm，滿載額定電流為250A，由直流配電盤供電，供電電壓為DC230V，泵組額定流量為1080L/min[1]。

2 試驗過程

2.1 首次試驗，發現問題

2014年6月19日在直流電機試驗過程中發現直流電機的電流、轉速隨運行時間不斷緩慢上漲（其電流從啟動時的250A在10min內緩慢上升至滿量程300A，轉速由2900rpm緩慢上升至3200rpm），泵流量保持1425 L/min（試驗規程要求流量≥1080 L/min）。

2.2 有控制的試驗，收集數據

第一次試驗：

設置泵流量為1400L/min全壓模式啟動設備，5分44秒時調節流量至1200 L/min，收集數據如表1所示。

第二次試驗：

設置流量為800L/min，全壓模式啟動設備，約1min后調節流量1080L/min，數據收集如表2所示：

3 原因分析

3.1 溫升及環境溫度差異影響

直流電機直流電動機的勵磁方式為并勵，勵磁電流與母線電壓如下公式成正比關系：

If=U/Rf

電機運行中通過導體的電流會產生熱效應，引起電機的溫度升高，電機溫度的升高將對勵磁繞組電阻率產生影響，勵磁回路電阻的升高將導致勵磁電流的下降。通過對四次試驗的初始啟動時的勵磁電流、勵磁電壓及每次試驗結束時的勵磁電流、勵磁電壓進行對比分析，基本可以看出溫度升高因素對勵磁電阻的影響。

對比兩次試驗數據，受溫升的影響，勵磁回路的電阻發生了較大的變化，勵磁回路的電阻主要由兩部分構成，電機本體勵磁繞組電阻（電機表面溫度為40℃，測量勵磁繞組電阻為60Ω）和勵磁調節電阻（安裝于動力開關處，溫度為25℃時測量其直阻為14Ω），

可以看出當電磁轉矩不變，磁通量?減少時，電樞電流上升。從實際的監測情況中來看轉速的提升對于泵的流量并沒有產生影響，因此泵體從電機側吸收的功率基本上不變，由于電機軸功率與轉速成三次方關系：P1/P2=（ n1/n2）3，轉速的提升需要提升電機的電磁功率，電磁功率需要提升，因此電樞電流不斷變大。

3.2 泵流量變化的增加導致電機的初始輸出功率增加

泵的設計流量為1080L/min，其功率曲線如圖1（N-Q曲線）所示：

從特性曲線中可以看出流量與泵吸收功率基本成正比關系，泵的流量增加將直接導致電機輸出功率的增加。

通過縱向對比，每次啟動時流量不同、電機轉速不同，電機的電動率也有一些差異，流量的增加將直接導致初始電流及電功率的增加，電機運行電流偏大。

4 處理方案

根據原因分析，研究處理措施為調整勵磁調節電阻阻值，以抵銷溫升帶來的勵磁回路阻值的漂移。通過幾次調整試驗，最終將勵磁調節電阻阻值從14Ω調至7Ω時，最終試驗持續1小時2分鐘，電機電流及轉速穩定，電機電流241A（小于額定電流250A），電機轉速3013rpm（與額定轉速3000rpm相近），流量穩定且滿足試驗規程要求，試驗合格，調試結束。

5 結論

本次試驗異常情況中，勵磁回路設備溫度升高導致勵磁電阻的增加，致使勵磁電流變小、電樞電流變大以及轉速較歷史情況偏大，因此電機啟動后電機的電流和轉速均處于一個較大值，未達到穩定狀態時已經超出額定值。泵流量的增加也導致電流增加。

本次試驗通過試驗完成勵磁調節電阻的最佳阻值確定，從根本上解決了溫升和泵流量增加等干擾因素對系統穩定運行的影響。

【參考文獻】

【1】周順榮.電機學[M].北京，科學出版社，2002。