三相智能電動機缺相運行危害及防范措施

孟洋

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

摘  要：以一例系統缺相運行造成電動機燒毀案例為背景，深入剖析電動機缺相運行的危害及事故發生的原因和電流、磁場的變化情況。結合現場情況制定相應的防范措施，達到保護電動機及系統安全的目的。

關鍵詞：缺相運行；電流變化；控制回路；自動保護裝置

0 引言

   2020年5月10日，由于110kV變電站進線B相故障，引發系統諧振，造成站內110kVI段母線B相避雷器發生擊穿故障，導致引流線斷裂。線路重合閘成功后，110kV進線缺相，故變壓器降壓后的6(10)V電壓缺相運行，造成多臺電動機燒毀。

1 電動機缺相運行原因分析

電力系統缺相運行很少發生，具有潛伏期長、危害不明顯等特點，處理不及時，經長期積累將造成大面積電氣設備燒毀等事故發生。除電源本身缺相的原因外，電動機熔絲斷、低壓電源線斷線、開關接觸不良、連接導線的接頭松動或斷線等原因都會造成電動機缺相運行。

2 電動機缺相運行危害

電機缺相運行時磁場產生畸變，振動增大，聲音異常；電流增大、溫度升高、轉速下降。缺相時電動機無法啟動。

2.1定子缺相運行磁場變化情況

電動機正常運行氣隙中產生均勻的圓形磁場，缺相運行后磁場發生畸變，變成三相諧波成分較高的橢圓形旋轉磁場。由于定子線圈不會產生旋轉磁場只會產生脈動磁場，無法帶動電動機旋轉，因為慣性電動機缺相后仍能運轉，但由于大負荷使電動機旋轉逐漸變慢，造成轉子切割磁力線增多，定子電流逐漸增大，溫升提高，時間長會燒毀電動機。電動機啟動時缺相無啟動轉矩。

2.2定子缺相運行電流變化情況

2.2.1星型連接，見圖1

圖1定子星型接法電機缺相運行等效電路

正常星型接法運行的定子，任一相繞組斷線或電源斷線，都形成另兩相繞組反串聯接在線電壓Be下，每相繞組承擔的電壓為0.5Ue。

三相正常運行輸入功率P e = 3 B_e E cos ， cos為常數，E為電機額定相電流。兩相運行，負載功率有兩相承擔，若維持功率不變，

E = 2 × 0.5U_e Pecos = Q_ue_becois ，得到 E=3I_e 

正常星型接法的電動機缺相運行時電流會增大到三相正常運行的3倍,在短時間內不斷電會破壞絕緣而燒毀電動機。

2.2.2三角形接法，見圖2

三角形接法運行的定子，當一相電源斷線時，電機定子形成兩相繞組順串聯和第三相繞組并聯接在電源單相線電壓下。

圖2定子三角形接法缺相運行等效電路

支路2繞組電壓不變，支路1兩相繞組中每相繞組電壓下降為額定線電壓的一半。電動機正常進行時額定相電流I_P =，額定線電流I₁ == 3I_P 。缺相后設支路2繞組相電流為_P, 支 路 1 電 流 為_P /2, 額 定 功 率 為P_N = ,,線.

根據分析可知在額定負荷下三角形接線的電動機在缺相運行時的線電流為額定線電流的3 倍 ，其中支路2相電流為額定相電流的2倍，更容易燒毀。支路1繞組相電流與正常相電流相等，長期運行將燒毀電動機。 

優化電動機控制回路，見圖3。啟動時缺L1、L2、L3任何一相,有線圈不吸合電機無法啟動；運行時U、V、W相，造成主接觸器線圈失電電機自動停機，實現運行。

圖3電動機控制回路原理圖

3.2高壓電機自動保護裝置

電動機微機綜保裝置主要用于10 V及以下電壓等級的電動機保護，可以直接安裝在高壓開關柜上，實現高壓電動機的各類保護。

3.2.1 過流保護

在微機綜保系統投過流保護，按 1.2倍額定電流整定值，達到保護定值時反時限延時跳閘防止誤動，保護電動機電流過大而損壞絕緣。

3.3防范措施

在平時的維護保養中要加強運行中的監視和檢查。對電動機定期進行點巡檢，發現電動機聲音、振動或者溫度異常及時上報，盡快將設備停下來查明原因；電動機長期未啟動前先遙測絕緣，絕緣合格后再行啟動，陰雨天盡量不要啟動設備；定期檢查接電動機線盒，防止引流線燒斷引發短路。

4 安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

4.1產品簡介

ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。

4.2產品選型

產品功能

說明：“√”表示具備“■”表示可選

5結束語

電動機因缺相運行造成溫度升高使絕緣損壞故障發生的比例較大，因此對電動機缺相運行的研究需要加強和重視。根據電動機的實際情況,通過對低壓電動機加裝熱繼電器、優化控制回路等方式實現電動機啟動運行；為高壓電動機配備微機綜保裝置，投入過流、過負荷、低壓欠壓、負序保護，達到設定目標值而可靠動作；同時要加強運行中的監視和檢查。

【參考文獻】

[1]任士榮. 電動機缺相運行危害及防范措施[J].冶金動力,2021（1）:251.

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.