浅谈油田生产用电动机的各种保护及其维护

摘　要：本文对电动机常用的几种保护电路的原理和相应故障的现象进行了阐述，并给出了日常维护的注意事项。

关键词：电动机　保护　维护

三相异步电动机由于具有价格便宜、运行可靠、控制简单和维护方便等特点，广泛地使用在油田各生产单位，特别是在各采油厂应用很广，抽油机、潜油电泵都是由电动机拖动。这些负载在运行期间变化很频繁，很多地下未知的情况会发生，电动机经常处在轻载或过载交替的状态。另外电动机所处电网的电压通常也不稳定。这些情况使电动机很难工作在额定状态，甚至出现故障而停机，故障排除的时间长短直接影响油田生产进度。电动机出现的故障绝大部分是因为流过其绕组的电流过大而造成的。为了避免电动机长时间工作在大电流下而造成不可逆的损坏，在其控制电路中通常会接入各种保护电器。这些保护电器在设定的时间和电流下，能很快动作，使电动机脱离电源。电动机的控制电路如图1所示，用到的低压电器有闸刀开关、熔断器、按钮、交流接触器等，为了更好的保护电动机，通常在控制电路中加有电子式智能保护器。根据产生过电流的原因不同，将保护分为短路保护、缺相保护、过载保护、过压保护、欠压保护等。下面就几种保护原理及其故障现象加以说明，在电动机的日常维护中可以借鉴。

一、交流接触器KM和欠压保护

从图1 可以看出，对电动机实施的各种保护都是通过对交流接触器KM的线圈控制来实现的。当电动机出现故障及时将交流接触器KM的线圈断电，使电动机脱离电源而得到保护。交流接触器工作状态的好坏直接影响对电动机的保护。另外，交流接触器本身就能实现欠压保护。当电源电压降低时，电动机所带负载没有变，电动机的转速将降低，流过电动机的电流将大于额定电流，长时间的欠压会使电动机过热，因此电压低于额定电压也会使电动机过热而损坏。当电压低到一定程度，交流接触器线圈中的电流产生的电磁吸力不足以克服弹簧的拉力，使动铁心回到原位，各触头恢复常态，主触头打开，电动机脱离电源而得到保护。在日常维护中应经常检查下面几点。

1.保持接触器外壳的清洁；

2.检查接触器出线的连接点有无过热现象，压紧螺钉是否松脱。若连接不好，出线的导线绝缘会有烧焦炭化现象；

3.观察接触器有无异常声响、放电声和焦臭味。绝缘不良、接触不良都会产生放电声；线圈过热或烧坏会发出焦臭味；外壳绝缘击穿也会发出焦臭味。

4.检查主触头和辅助触头有无烧蚀现象。对于主触点如有轻微烧损、变黑时，一般不影响使用，可不必清理；若凹凸不平，可用细锉修平打光；若磨损严重，则予以更换。对于辅助触头表面如要修理，可用电工刀背仔细修刮，修理后的触头表面也可薄薄地涂一层导电膏，改善触头接触状况。

5.检查灭弧罩是否松动和破损。检查罩内有无被电弧烧蚀现象，如有可用小刀及布条除去黑烟和金属熔粒。

二、短路保护

短路保护是由图1中的熔断器FU实现的。当电路中发生短路时如不及时将电动机从电源切断，比电动机额定电流大几十倍的短流电流将在很短时间内使电动机定子线圈升温到很高，电动机的定子绕组绝缘在极短时间内损坏，电动机绕组烧焦、冒烟、发出刺鼻的味道，直到烧毁。而在电动机控制电路电源进线端的熔断器的熔体在发生短路时很快烧断，使电动机脱离电源而得到保护。

为保证熔断器在短路时能发挥作用，在日常维护工作中应做到一下几点。

1.经常检查熔体管有无破损、变形，及时更换新的熔体。

2.如果由于电路原因电动机经常发生短路保护，应彻底检查故障原因，排除隐患，严禁用铁丝、铅丝或一般铜丝代替熔体使用，强行使电动机运行。

3.当发生短路保护需更换熔断器时，可根据熔断器的温度来判断烧坏的熔断器。通常熔体熔断时会产生大量的热量，使得熔管和绝缘部分发热。因此温度高的熔断器可判断其熔体已熔断，该相电源已断开。

4.在更换熔体时，要对熔断器内部进行清理。特别是出现短路故障后，熔体由于熔化，产生一些黑色粉末，这些污物必须清理干净。

三、缺相保护

三相异步电动机正常情况下所接的电压为三相对称电源，其在电动机内产生旋转磁场使转子转动从而带动机械运动部件运动。当接入电动机的电源有一相或两相断开时，这就是缺相。电动机缺相的现象主要有：振动增大，有异常声响，温度升高，转速下降，电流增大，启动时有强烈的嗡嗡声无法启动。造成电动机缺相运行的原因有保险丝选择不当或压合不好、接触器的触头接触不良、导线接头松动或断一根线等。电机缺相运行时，定子的旋转磁场严重不平衡，定子会产生负序电流，负序磁场和转子发生电磁感应出近100Hz的电势，使转子电流剧增，会引起转子严重发热，缺相时电机带载能力急剧下降，电机会吸收大量有功，导致定子电流急剧增加，发热。由于磁场严重不均匀，会使电机震动严重增加，从而破坏轴承和机座，所以带额定负载的缺相运行电机会立马停下来，若保护不及时动作，电机就会被烧毁，如果两相缺相，电动机不能运行，只需检查故障排除即可。这里说的缺相保护指的是一相缺相。如果在电动机启动时缺相，由于没有启动转矩，电动机不能启动，会发出嗡嗡地声音，故障容易发现。如果电动机是在运行过程中出现缺相，电机仍能运行，但会有不正常的振动和声响，转速也会减慢，不过这些现象在嘈杂的现场环境中并不十分明显。据统计，三相异步电动机绕组烧毁事故中，大多数是由于电动机缺相运行造成的。在负载功率相同的情况下，缺相运行电流比三相运行电流高一倍左右，此时电动机处于过载状态，若不及时处理，电动机绕组就会烧坏。常规的电动机控制是无法实现缺相保护的。为实现缺相保护通常会采用智能保护器。但不能完全依赖智能保护器。在日常维护时应经常检查下面几处，在电器连接上杜绝出现因连接不可靠而造成缺相的情况。

1.变压器的电源线进入控制箱，与闸刀开关是否可靠连接；

2.闸刀开关、交流接触器等电器的触点是否存在烧伤、损坏、松动、接触不良等现象；

3.闸刀开关上的熔体有没有拧紧，熔体有没有破损、变形等；

4.热继电器的热元件连接点是否可靠连接；

5.电动机在运行期间注意观察其带动的运动部件速度是否有明显降低，并伴有不正常的振动和声响。

四、过载保护

当电动机所带负荷大于额定负荷时，流过电动机定子的电流大于额定电流，这时电动机处于过载状态。短时间的过载是允许的，但长时间的过载将会使电动机的热量积累温度升高，造成绝缘损坏，减少电动机寿命，更甚者造成匝间短路而烧毁电动机。过载保护通常由热继电器实现。热继电器的主要部件有热元件和常闭触点，热元件与电动机串联，当流过电动机的电流超过额定电流，随着的积累，热元件动作使常闭触点FR打开，交流接触器KM的线圈断电，使电动机脱离电源。在日常维护时应经常检查下面几处。

1.保持热继电器外壳的清洁；

2.检查热继电器的整定值是否有变化；

3.检查热继电器与外部连接导线的连接是否牢固；

4.检查热继电器动作机构是否灵活可靠（通常可用手拨动数次进行观察），复位按钮是否灵活，调整部件有无松动。若调整部件松动，应加以紧固，并重新进行试验和调整。

五、结束语

图1中的智能保护器可实现以上几种保护，还可以实现过压、过流保护，但智能保护器多是电子式，由于油田电网供电质量差电压不稳定，其工作的可靠性还不是很高。在日常工作中应加强对各种保护电器的日常维护，在电动机工作期间应注意观察有无异常情况发生，多方面结合起来，将故障的发生间隔尽量拉长。

参考文献

[1]Rex Miller. 实用工业电器与电动机控制[M].北京：科学出版社，2009.

[2]周云波.浅谈三相异步电动机的缺相保护[J]. 新疆石油教育学院学报 2004.01.