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一起三相异步电动机烧毁事故原因及保护措施
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摘要:10kV配电变压器是电力系统中十分重要的一种设备,其直接关系着电力系统的运行状况。本文介绍了10kV配电变压器非全相运行引发的事故,分析了三相异步电机烧毁事故的原因,并提出了相关保护措施。
关键词:配电变压器;烧毁事故;保护措施
0引言
配电变压器通常位于电力系统的末端网络,起着电能传输、调控以及分配的作用。配电变压器是实现电能配置和转换的主要设施,若其运行发生故障,将会严重影响居民生活和社会生产。所以,在日常使用过程中,要对电压系统进行掌握,按照运作效率以及配电方式进行合理化应用,同时,在配电变压器运行中要注意各类问题的要尽量避免、及时发现、及时处理,以保障电网的安全稳定运行。
1故障现象
某10kV电力用户变压器容量为500kVA,电压变比为10/0.4kV,接线组别为Y/yo-12点接线方式。电力用户在冬季应用电锅炉蓄热,通过循环水泵进行供热。考虑到电价差及降低运行成本,在负荷低谷时段电锅炉进行加热。运行中,变压器二次侧过电流保护动作,二次侧受电开关S2跳闸。经现场查看,变压器10kV侧C相跌落式开关脱落,A、B两相正常运行,2台1.5kW循环水泵电机烧毁,测得变压器二次侧输出线电压Uab=400V、Ubc=200V、Uca=200V,输出相电压Uao=200V、Ubo=200V、Uco=0V。故障后现场运行状况如图1所示。
图2变压器非全相运行
三相电源中A、B两相电压施加到三相变压器上,因变压器10kV侧中性点采用的是不接地运行方式,A、B两相绕组形成串联回路,并承受系统10kV线电压。依据电工理论,两个线圈串联,电流分别从同名端流入,即为顺接串联,否则反接串联,故得出A、B两相绕组为反接串联,产生的磁通方向相反。因A、B两相绕组分别绕在2个磁柱上,使得磁通ΦA、ΦB形成回路,并在变压器二次侧a、b相绕组上产生感应电动势,但在C相磁柱上,磁通ΦA与ΦB的方向相反,并相互抵消,即二次侧c相绕组上产生的感应电动势为0。
变压器正常运行时每相的相电压为UXO,在三相电源C相缺相的情况下,形成A、B相绕组串联,各承受系统电压50%,三相绕组的相电压分别为UAO、UBO、UCO,即
UX0=UX/=10000/=5774V
UAO=UBO=10000/2=5000V
UCO=0V
通过变压器变比KB,计算出二次侧输出线电压为
Uab=UAB/KB=10000/25=400V
Ubc=UBC/KB=5000/25=200V
Uca=UCA/KB=5000/25=200V
变压器二次侧输出相电压为
Uao=Ubo=200V
Uco=0V
一组三相不对称电源施加到三相用电负荷上,依据对称分量法,一组不对称分量可以分解出正序、负序和零序三组对称分量,并施加到三相异步电机上,正序分量的相序逆时针方向旋转,负序分量的相序是顺时针方向旋转,负序分量产生的旋转磁场将导致正序分量产生的旋转磁场严重畸变,电机转子产生的离心力和向心力无法平衡,并发出较大的电磁噪音,输出转矩和效率下降。三相电机为维持所带的负荷,必然出现过载运行现象,随之电流增大,温度急剧上升,破坏绝缘体,形成相间短路,导致电机烧毁。电流保护动作,将变压器二次侧受电开关跳开,但2台三相电机仍被烧毁,显然电流保护没有起到应有的保护作用,是因电机定子绕组相间短路电流引起电流保护动作而跳闸。
3保护措施
经上述分析,三相异步电动机烧毁的直接原因是变压器一相跌落式开关脱落,三相电源不对称所致。电源发生缺相运行时,相电压下降5000/5774=0.866,即变压器二次电压为200V,所带的单相照明负荷和小功率单相电机可以正常运行,问题主要是三相用电负荷(特指三相大功率异电机)。因此,在重要三相负荷的电源侧加装三相电压平衡保护,确保在电源任一相或两相缺相运行时及时切断电源,确保用电设备安全。三相电压平衡保护如图3所示。
图3三相电压平衡保护
图3中,手动合上开关S,相电压Uco施加在电压继电器线圈上,线圈励磁,常开接点闭合,将线电压Uab施加在励磁线圈LC上,励磁线圈动作,接通3对联动接点,电动机起动。运行中,如果c相缺失,电压继电器线圈失压,常开接点打开,励磁线圈回路断开;如果a相或b相缺失,励磁线圈回路也在断开状态,即任一相或两相断开,均能使三相电机迅速脱离电源得到保护。
4结语
综上所述,通过对10kv配电变压器非全相运行时引发事故的分析,发现在三相重要动力负荷的电源侧加装一套三相电压平衡保护装置,可以取消原来的开、合闸按钮和自保持回路,并且一旦发生三相电源非全相运行,能及时、准确跳闸,保证用电设备的安全运行,为广大用户提供长久稳定的电能质量,服务于社会经济发展的大局。
参考文献
[1]贺伟峰.配电变压器运行及故障检修
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