空预器主、副电机联锁切换失败原因分析及对策

空预器主、副电机联锁切换失败原因分析及对策

黄观新

广东红海湾发电有限公司，广东汕尾 516600

摘要：介绍了某电厂3号炉空预器主、副电机在冷态联锁切换失败的经过，分析了切换失败原因，并提出了处理方法和反事故措施。使空预器主、副电机在冷态及热态情况下均能正常切换。

关键词：空预器；主电机、副电机；联锁、变频器、转矩、飞车重启动

引言

我厂3号炉A、B空预器系统均采用两台电机（一主一副）驱动，主电机永磁驱动，副电机变频驱动，每台电机均可驱动空预器转动，并可以在运行中的实现互相切换。主电机停运55秒连锁启动副电机，副电机变频启动后55秒转工频运行，保证空预器正常运转。若机组运行中主电机停运60秒副电机未能正常联启，RB保护动作，也会给空预器带来不可逆转的损伤。

1. 事情经过（可见附件1）

3号机A 、B空预器在主、副电机在连锁保护投入，保护逻辑设定的55秒，停运主电机后副电机启动失败，变频器报过流/过力矩报警；为防止机组在冷、热态下类似事件发生，对空预器连锁切换失败的原因进行查找分析，杜绝隐患。

1、冷态试验（六大风机停运）

1）3号机A空预器主、副电机连锁保护投入，停运3A主电机，55秒副电机切换失败，变频器报“转矩/过流过大”报警。

2）联系运行人员解除主/副电机联锁，3A主电机停运， 测得3A空预器转子转速到0时约需时间1分43秒，同理，停运3B空预器主电机，3B空预器转子转速到0约需时间1分48秒。且转速到0时手动启动对应副电机，启动正常，无报警。

3）在解除空预器主/副电机联锁情况下，3A、3B空预器主电机分别停运70s后，手动启动3A、3B副电机，启动正常，无转矩故障报警。同理，3A、3B空预器主电机停运70s、60s、55s均能启动成功；

4）但在投入“主电机停运55S后，联起副电机”的保护，副电机联锁启动失败。

2、热态试验（六大风机运行，单台磨煤机在运行状态）

1）3号机组热态工况，运行人员进行3号炉空预器主副电机切换试验，3号机B空预器主、副电机联锁投入，停运3B空预器主电机，3B副电机55 S联锁启动成功，3B空预器转子转速未到0；

2）3号机A空预器主电机在热态工况下测量3A空预器转子转速到0约需时间100秒。

可见，A、B空预器主、副电机在冷态时，相互无法自动切换成功；A、B空预器主、副电机在热态时，相互可自动切换成功。

附件1

试验报告汇总表：

二、原因分析

1、变频器的几个相关参数解释

a）【电动状态转矩限幅】功能：

副电机变频器【电动状态转矩限幅】设置为100%，此功能以额定转矩百分数表示，相当于额定转速下对应的转矩。转速*转矩*K（倍数）=功率，因电机功率一定，所以转速与转矩成反比，转速越高，转矩越小；转速越低，转矩越大。

b)【转矩/电流限幅检测】功能：

【转矩/电流限幅检测】设置为5000ms，即检测到超过设定的力矩限幅5s,变频器过力矩报警。

c)【飞车重启动】功能

【飞车重启动】功能是指变频器输出频率与电机转子频率相同，而电机转子频率会因主电机停运后随主电机转速下降，这时变频器会收集电机转子频率信号并以接受频率为变频器输出频率，使其与副电机转子频率相同情况下启动副电机。

2、过力矩报警输出

上图可见，电机、IGBT、二极管形成了整个回路，IGBT承受了逆变电流以及电机由转子拖动产生的感应电压产生的电流，此时若直-交逆变回路运行正常，按照逆变原理假设某一时间V1、V4导通，此时V1会因为电机反向感应电压截止，VD7导通，UD电压不断升高，当达到一定值时制动回路RB、VB导通，V4承受的将是逆变电流与电机感应电压除以制动电阻的电流的和。当VB、RB通过电流过大时，变频器过转矩报警，变频器输出停止。

3、变频器过力矩报警原因分析

在保护投入情况下，主电机停运后应延时55秒启动副电机，而主电机停运后副电机定子未带电，处于无源状态，由于空预器惯性原因，主、副电机转子处于转动状态，副电机定子感应转子的旋转磁场，定子从无源到有源。当电机定子旋转磁场与转子旋转磁场转速相差较大时，会产生很大的电流而电磁转矩却不大，若副电机输出工频电流启动时，由于空预器已惰走一定时间，主、副电机转子转速逐渐接近于零，即电机转子速度低于定子速度，产生过大电流导致电机过流跳闸；若副电机变频启动，启动初期输出电流很小，定子旋转磁场转速低于转子旋转磁场，电机处于发电机状态，产生很大的电压反充变频器，导致变频器过压跳闸。

综上所述，变频器输出频率使定子、转子存在较大转速差，导致电机过流或变频器过压。

4、处理过程

核查变频器【电动状态转矩限幅】为100%，更改为120%，并投入【飞车重起动】模式，联系热工人员将主副电机联锁时间更改为55s、45s、20并分别进行试验，3A、3B主电机停运相应时间后，副电机切换均正常。

【飞车重启动】功能克服了以上两点困难，就是电机转子处在旋转状态下的变频起动。当主电机工频停止后，转子并未停止运转，此时变频器就会对转子频率进行检测，检测到转子实际频率后，变频器再把转子频率作为输出频率，这样就可以避免因转差造成的过流或过电压故障。所以“飞车重起动”成功的关键就是要使变频器的输出频率与电机转子速度相同的频率，达到重新平稳带动电机转动的目的。

经试验，机组热态、冷态工况，3号机A、B空预器主、副电机连锁投入（55s），【飞车重起动】模式投入，停运主电机，副电机均能连锁切换成功。

三、总结

综上所述，投入【飞车重启动】功能，使副电机启动时变频器输出与电机转子旋转磁场转速相近，不会导致过电流过电压，从而使主、副电机在冷态及热态工况下均能启动成功，解决了主、副电机切换失败的原因。投入【飞车重启动】功能后，切换副电机时不会受到空预器转速影响，大大提高了主、副电机切换的成功率。

参考文献：《Altivar71异步电机变频器编程手册》