同步电动机运行中经常发生的问题

[关键词]同步电动机；运行发生的问题；技改措施；改造后运行情况

一、同步电动机运行中经常发生的问题

甘肃景电管理局一、二期工程共有同步电动机63台，其中2240KW同步电动机24台；2000KW同步电动机16台；1400KW同步电动机23台。经过多年运行发现，同步电动机损坏主要表现在：定子绕组端部绑线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊；导线在槽口处及端点断裂，齿压板松动，进而引起短路；转子励磁绕组接头处产生裂纹，开焊；短路环开焊；局部过热烤焦绝缘；转子磁极的燕尾楔松动，退出；转子线圈绝缘损伤；启动绕组笼条断裂；电刷滑环松动；风叶裂断；定子铁芯松动，运行中噪声增大等故障。导致电机损坏的原因不在电机本身，其根本原因在电动机外部，是电动机所配励磁装置只能满足一般基本使用功能，其技术性能很差所致。

1.目前所用的可控硅励磁装置，电机每次启动均受损伤。电机在起冲过程中，存在滑差，在转子线圈内将感应一交变电势，其正半波通过Z Q形成回路，产生+if；而其负半波则通KQ及RF回路，产生-if。由于电路的不对称，形成+if与-if电流不对称，定子电流也因此而强烈脉动，电机将遭受脉振转矩强烈振动，甚至在整个厂房内都可以听到电机启动过程发出的强烈振动声。这种声音一直持续到电机启动结束才消失，电机启动过程所受强烈脉振是电机损伤的重要原因之一。电机启动过程中定子电流及转子电流变化波形。

上述电机启动过程中所出现的脉振，投励时受的冲击，是由于励磁装置启动回路及投励环节设计不合理所造成，通过改善启动回路及投励时合理选择转子位置角，启动过程中的脉振和投励冲击现象完全可以消除。

2.分立元件可控硅励磁装置无可靠的失步保护装置，使电机不断受到失步危害损坏。分离元件可控硅励磁装置采用GL型反时限继电器或用DL继电器组成的定时限过流保护兼作失步保护，而电机“过负荷”与电机“失步”是完全不同的两个概念，通过分析电机失步时的暂态过程，现场试验及实拍的电机失步暂态波形，可以充分证明：用过负荷继电器兼作失步保护，当电机失步时，它不能动作，有的虽能动作，但动作时延大大加长，实际上起不到保护电机作用。

3.分离元件可控硅励磁装置，控制部分技术性能太差，同样影响电动机使用寿命。在多年使用可控硅励磁装置中感到，励磁装置故障率太高，经常出现启动可控硅KQ误导通，插件接触不良，脉冲丢失，三相电流丢波缺相，不平衡，励磁电流、电压不稳定，甚至直接引起电机失励等故障，这是由于该励磁装置的控制部分存在很多缺陷，电机运行的可靠性也因此得不到保障，它同样是引起电机损伤的重要原因。

二、为了减少同步电动机频繁损坏所采取的技改措施

同步电动机故障率高，据统计绝大部分都是励磁装置技术性能太差所导致。要提高同步电动机运行的可靠性，必须对老式励磁装置用较少的投资进行适当改造，消除电机启动过程中的脉振、投励的冲击，增装可靠的失步保护，解决运行中原控制插件经常出现接插件接触不良、欠励、缺相、丢波、三相不平衡、励磁电流、电压不稳定、灭磁性能差等技术问题。鉴于上述情况，我们和甘肃省科学院科技开发中心有关专家经过分析、研究、攻关、针对造成电机损坏的根本原因，研制成功WJ-KLF10系列同步电动机综合控制器，并以此作为核心控制部件，成功地对原励磁装置进行了技术改造。

在制定对老式励磁装置改造方案时，充分考虑工厂现场的实际应用情况，采用现代控制技术及理论，吸取国内外励磁装置制作厂商众家之长，做到设计原理新颖成熟、功能齐全、控制手段先进、现场改造方便、投入资金少、运行可靠、维修简便。

我们对原励磁装置进行改造时，保留原励磁装置上的整流变压器（部分变压器需要对其变化及接法作一些改动）、快速熔断器、二极管、可控硅等元件。主回路基本上没有改变。而原控制插件由于存在种种缺陷，采用WJ-KLF10系列同步电动机综合控制器替代，该控制器设计原理新颖，并采用先进的微机控制技术，功能完善，操作方便，性能稳定可靠，寿命长，信号显示系统直观，有利于运行操作人员监控。其外观尺寸与原控制插件箱大小相仿，正好安置于原控制插件位置上，安装接线十分方便。改造后同步电动机励磁装置在技术上具有以下特点：

（1）改造后电机在异步驱动过程中平滑、快速，完全消除采用老式励磁屏在电机异步暂态过程中所存在的脉振，满足带载启动及再整步的要求。

（2）投励按照“准确强励整步”的原则设计，并具有强励磁整步的功能，电机拉入同步的过程平滑、快速、可靠。

（3）具有先进完善的过励失步，欠励失步保护系统，保证电机发生过励失步和欠励失步时，快速动作，以免电机受损伤。

（4）在电机失步后，具有带载自动再整步的功能，整个过程平滑、快速（仅需数秒钟）不损伤电机，不必减负载，并设有后备保护环节，以保证电机的安全运行。

判断微机系统的好坏，控制器通电后，能相应显示出微机系统各种运行情况；A、B、C三相触发脉冲在面板上有六个指示灯指示。

三、改造后运行情况

WJ—KLF10系列同步电动机综合控制器在甘肃省景电管理局各个泵站同步电动机中从1996年开始改造，现已有四十多台投入运行，从多年运行情况来看：运用技术比较先进；改造方案比较成熟；运行比较可靠；事故几率很低。据统计改造前甘肃省景电管理局各个泵站63台同步电动机励磁装置每年要发生故障1500多台次，平均每年每台励磁装置发生故障20多次，因励磁装置发生故障造成同步电动机发生故障的每年也有好几次。每年励磁装置维修费用和同步电动机损伤维修费用高达十几万元。占全年机电维修费用的50﹪以上。经过改造后的43台同步电动机励磁装置平均每年每台发生故障不到一次。每年节约各种维修费用十万元，再加上人工费、车辆运输费等其他费用经济效益是可观的。这一技术改造措施，自九六年开始，陆续向全国推广，目前已在化工、冶金、水利（青海铝厂39台；陕西交口抽渭管理局8台；永登水泥厂10台；景电管理局43台）等行业几百台同步电动机上广泛应用。即有6KV（10KV）高压同步电动机，也有380V低压同步电动机；所改造的励磁装置有全控桥式励磁装置，也有半控桥式励磁装置；特别在水利行业。