控制電路設計導致電機供電斷路器跳閘案例研究

臺化塑膠寧波有限公司 樓康標

控制電路設計導致電機供電斷路器跳閘案例研究

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本文研究了兩例電機啟動控制電路的不良設計，導致電機主動力供電斷路器跳閘，經改善后正常運行，本文給類似電機啟停電路設計提供了參考和借鑒。

控制；斷路器；跳閘；啟停

工廠供電系統中，三相交流電機或直流電機作為水泵、真空泵、壓縮機、螺桿泵、風機、切粒機、擠出泵、屏蔽泵等設備的動力來源，幾乎給所有設備的提供動力，因此對電機的保護極為重要。為保護電機，通常有斷路器作為瞬時過電流和短路保護，積熱繼電器作為長時間過負載保護。而為了使啟停能夠適應負載的性能，需要設計相應的啟動控制線路以確保較小的啟動電流并能夠能夠順利啟動負載。比如風機為重負載，不易啟動完成，通常會使用Y-△啟動、串電抗器啟動等啟動方式；屏蔽泵因依靠泵內部輸送流體冷卻自身，為避免輸送流體過少，冷卻不足，設計低電流保護；對一些不可逆轉設備有防反轉保護；另外還有缺相保護、三相電流不平衡保護等措施，依設備類別和需要分別選用。

在出現空斷路器跳閘時，通常異常點為馬達線圈故障或動力線破損導致相對相、相對地短路，或者馬達接線錯誤等原因，造成瞬間產生短路過電流導致斷路器跳閘。

控制線路的不正確設計，也會導致動力回路接觸器不正確或不規律的動作，導致電機主供電回路斷路器跳閘，而這往往不太容易引起查修人員的注意而導致無法查到真正的跳閘原因，耗費較長時間的查修而影響正常的生產。

下面分析本人在工作中遇到的兩例因控制電路的不良設計而導致的電機啟動中或運行中斷路器跳閘異常的分析和處理。

1.串電抗器啟動導致主斷路器跳閘分析

本廠熱媒油泵浦，拖動電機185KW,采用串電抗器啟動，電抗器投切控制線路如圖1。泵浦啟動時，先投入接觸器MC1，電抗器投入運行，起到限制電機啟動電流的作用；時間繼電器TR計時30S后泵浦電流趨于穩定，時間繼電器TR的一組常閉接點控制斷開MC1，同時時間繼電器TR的另一組常開接點導通和MC1的常閉接點導通使接觸器MC2得電。以上動作順序為先斷開MC1切離電抗器，后導通MC2導通電機主電路。實際空車試車中，在MC1斷開后，MC2吸合的瞬間，500A NFB主開關跳閘，經檢查未發現動力線路異常。

綜合分析控制線路和動力線路，主開關跳開原因為：MC1吸合30S后，電機已經正常運轉，此時斷開MC1，電機以一定的慣性繼續運行，電機產生回饋電流；此時MC2吸合，電網供電給電機；電機回饋電流和電網電流相交匯，產生類似于短路電流的高電流，導致500A主開關跳脫。

依據以上分析，嘗試修改MC1和MC2的動作順序，讓MC2先吸合，然后再斷開MC1，使電機啟動后切除電抗器時，主電路不再有斷開時間點，一直保持供電運行。

方法一：短接圖1中改善1位置的TR常閉觸點和改善2位置的MC1常閉觸點。由MC2的吸合來控制MC1的斷開，從而切除串聯的電抗器。

方法二：短接改善1位置的TR常閉觸點和改善3位置的MC2常閉觸點。MC2和MC1將同時保持吸合，電流經MC2流到電機，電抗器的抑制電流突變的功能因為MC2的投入而不起作用，電抗器不再切離主電路。

2.油壓開關導致斷路器跳閘分析

本廠均質機，用以均化提高產品的分子量，因需要高油壓驅動均質機往復運動，在控制上，先啟動油壓泵，在油壓達到設定壓力10kg/cm2后，油壓開關常開接點閉合啟動均質機，詳圖2。

圖1 串電抗器啟動控制圖

圖2 油壓開關導致斷路器跳閘控制線路

生產中，正常運行中的主電源短路跳閘，經檢查均質機主馬達回路，動力相線及馬達線圈對馬達外殼的絕緣在1MΩ左右，絕緣偏低，分析認為雖然絕緣偏低但不至于導致主開關跳閘。主開關復位，重新啟動均質機，運行正常，但運行一段時間后又突然主開關跳閘。

確認動力電纜和主馬達絕緣未相間短路或對地短路后，分析控制回路，發現有可能是油壓的波動導致。因潤滑油質裂化或吸附較多水分，導致潤滑油可被壓縮，造成油壓的波動；油壓開關斷開停止均質機；但油壓又馬上建立滿足均質機啟動條件，如此造成均質機停止后，未完全停住前，又重新啟動，電機回饋電流和電網電流相交匯，產生類似于短路電流的高電流，導致500A主開關跳脫。

3.依據以上分析，我們做以下處理

3.1 更換均質機潤滑油，并以6個月為周期定期更換潤滑油。

3.2 為避免類似異常再次發生，修改不以壓力開關直接啟動均質機；改為壓力開關先控制時間繼電器，計時15S后再啟動均質機（詳如圖2中云狀線部分）。這樣即使油壓壓力波動，均質機會在15S內完全停止后再正常啟動，不會造成主斷路器跳閘；如15S內油壓壓力在10kg/cm2上下連續波動，則均質機將不會再啟動。

經改善，上述兩例電機均能夠正常工作，不再發生斷路器跳閘異常。上述案例給我們查修電機啟停和運行中的斷路器跳閘異常擴展了思路，值得大家借鑒參考。

[1]李正吳.新電工手冊[M].安徽科學技術出版社出版,2000．

樓康標（1982—），男，碩士，從事設備維修和管理工作。