某电厂一起低压电动机启动时电源开关反复跳闸故障的原因分析及处理措施

孙翊博

大唐东营发电有限公司  257237

摘要：某电厂煤场取料机的一台90kW低压电动机出现启动时电源开关频繁跳闸的故障,本文通过对启动电流瞬时峰值和开关瞬时过流脱扣定值的比较来对该故障进行原因分析，确定故障原因为电源开关容量偏小及空气开关制造误差所致，并给出了处理措施。

（一）故障发生前设备运行工况

某电厂的2号煤场取料机的主刮板由2台90kW的380V低压电动机通过同1台减速机共同驱动，分别为主刮板左侧驱动电机和主刮板右侧驱动电机。

2022年1月15日零晨1点多2号刮板取料机主刮板左侧驱动电机定子绕组绝缘击穿，将此电机拆下外送检修后，次日将同型号备用电机安装到位。2022年1月16日至19日，2号刮板取料机正常运行。

（二）故障经过

2022年1月20日01:20启动2号刮板取料机上煤时，2号刮板取料机主刮板左侧驱动电机电源空开跳脱，检修人员到现场检查发现电机相间及对地绝缘均为11GΩ，主刮板就地控制柜至电机动力电缆绝缘电阻为11GΩ，检查该电机主电源回路和控制回路未发现异常，同时经检查排除了远控连锁跳闸的可能性。当时未能查明空开跳闸原因。

后初步判断为左侧驱动电机的电源空开躲不过电机启动电流。因无合适容量的空开，将该电源空开拆除后，该电机主电源回路直接接在上级电源空开下口的小母排上。按此方案处理后，2号刮板取料机主刮板运行正常。

2022年1月30日和2月4日夜间，2号刮板取料机主刮板右侧驱动电机电源空开各跳闸一次，电气值班人员就地手动复位该电源空开后，主刮板右侧驱动电机均能正常启动。

（三）故障检查及处理经过

1．在将2号刮板取料机主刮板左右两侧驱动电机的电源电缆对调后（即用原左侧电机的主电源回路带右侧电机运行，用原右侧电机的主电源回路带左侧电机运行），左侧驱动电机启动正常，带右侧驱动电机的电源空开跳闸。据此判断左侧驱动电机无故障，故障点应在原左侧驱动电机的主电源回路或控制回路中。随后对左侧驱动电机、电缆、主回路的空开、接触器、热继电器等全部进行了检查，未发现存在缺陷或故障。

2．1月20日至25日对该取料机主刮板左侧驱动电机的主电源回路的电源空开、接触器、热继电器、电机电源电缆等全部进行了更换，未能有效解决该电机电源空开跳闸问题。期间将该左侧驱动电机与液力耦合器断开联轴器后空载试转电机时，该电机电源空开跳闸一次。据此初步判断为左侧驱动电机的电源空开躲不过驱动电流。

3．因当时暂无合适容量的空开，为保证取料机的正常运行，遂将主刮板左侧驱动电机的电源空开拆除，该电机主电源回路直接接至上级电源空开下口小母排上。同时，为防止主刮板右侧驱动电机出现类似跳闸故障，将右侧驱动电机电源空开由原有的200A空开（施耐德NSC250S MA 200A）更换为225A空开（天正电气TGM1-250L/33002）。进行完上述处理后，2号刮板取料机主刮板左右2台驱动电机均启动正常。

4．2号刮板取料机运行至1月底2月初，主刮板右侧驱动电机电源空开分别于1月28日和2月3日夜间各跳闸一次，电气值班人员就地手动复位该电源空开后，主刮板右侧驱动电机均能正常启动。为保证取料机的正常运行，遂将主刮板左侧驱动电机的电源空开也拆除掉，该电机主电源回路直接接至上级电源空开下口小母排上。进行完上述处理后，2号刮板取料机主刮板2台驱动电机启动运行正常。

5．为查明上述空开跳闸原因，由继保专业从1月29日至2月5日分别对1号和2号刮板取料机主刮板的左右两侧驱动电机启动电流进行了实时录波。录波情况如下：

       

1号1月29日启动电流为2185A（没跳闸）     1号2月1日启动电流为1808A（没跳闸）

       

1号2月4日启动电流：2081A（1右跳闸）    1号2月4日启动电流：1976A（没跳闸）

2号2月5日启动电流：2076A（没跳闸）

6．后将2号刮板取料机主刮板左右两侧驱动电机电源空开分别更换为320A施耐德空开（NSX400H 320A）。至此，该2号取料机主刮板驱动电机启动中反复跳闸故障处理完毕，运行8个月以上再未出现同类故障。

（三）故障原因分析

1．因实测1号取料机的主刮板驱动电机电源空开为瞬时脱扣跳闸，跳闸时间在接通电源后20ms（0.02s）内。

2．《通用用电设备配电设计规范》（GB50055—2011）中2.3.5的第3条规定：“瞬时过电流脱扣器或过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2倍～2.5倍。”其中所谓电动机起动电流周期分量最大有效值就是指通常所称的电动机最大起动电流，经查询安徽皖南电机的产品资料得知，主刮板电机（安徽皖南YE3-280M-4）的启动电流与额定电流的比值为6.9，即该电机的起动电流为163×6.9=1124.7A。因此，该电机电源空开的瞬时脱扣整定值应不小于2×1124.7=2249.4A。

3．《单速三相笼型感应电动机起动性能》（GB/T 21210-2016）1范围注4特别注明：“电动机接通电流时会有一个0.5周的不对称瞬时峰值电流，为稳态值的1.8倍～2.8倍，此电流的峰值与衰减时间与电动机的设计及合闸相角成函数关系。”

4．实测电机接通电流10ms（0.01s）时，电机电流峰值（以下简称“接通电流峰值”）在1800～2200A之间，为该电机额定电流（该电机额定电流163A）的11～13.5倍。电流录波中记录到2022年2月4日1号取料机主刮板右侧驱动电机电源空开跳闸时的接通电流峰值为2081.8A，为电机额定电流的12.77倍，为电机起动电流的1.85倍。实测数据与《单速三相笼型感应电动机起动性能》（GB/T 21210-2016）中说明的情况一致。但同时也注意到，此接通电流峰值虽接近1.8倍的额定电流倍率下限，但怀疑可能因录波器采样率不足造成未能记录到电机起动电流的最大峰值，实际电机接通电流峰值可能更高。

5．原装电机电源空开为施耐德的200A空开（NSC250S MA 200A），瞬时脱扣电流为13In（In指空开额定电流），即为2600A。因空开（塑壳断路器）瞬时脱扣整定值允许制造误差为±20%（详见GB/T 14048.2-2020中7.2.1.2.4用过电流脱扣器断开）。以该空开为例，这表示当过电流低于瞬时脱扣电流下偏差即2080A时，断路器瞬时脱扣一定不会动作，当过电流大于瞬时脱扣电流上偏差即3120A时，断路器瞬时脱扣一定动作，当过电流介于2080A与3120A之间时，断路器瞬时脱扣有可能动作也有可能不动作。同理，后来给2号取料机主刮板右侧驱动电机更换的225A天正电气的空开（TGM1-250L/33002,12In）的瞬时脱扣整定值偏差范围为2160～3240A，在此范围内的过电流流过该空开时，瞬时脱扣器有可能动作也有可能不动作。

6．综合以上情况判断，我公司煤场的刮板取料机主刮板驱动电机的电源空开选型错误。其采用的施耐德的200A空开（NSC250S MA 200A）的瞬时脱扣整定值最低为2080A,而主刮板驱动电机的起动电流为1124.7A,不满足《通用用电设备配电设计规范》（GB50055—2011）中2.3.5的第3条规定：“瞬时过电流脱扣器或过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2倍～2.5倍。”的要求。该电源空开躲不过电机接通电流峰值导致跳闸。后来给2号取料机主刮板右侧驱动电机更换的225A天正电气的空开间断性跳闸的原因与此相同。

7．1号刮板取料机主刮板驱动电机运行至今无跳闸，应归功于施耐德断路器的瞬时脱扣整定值的制造误差较小或为正误差。2号刮板取料机主刮板左侧驱动电机的电源空开原本运行正常，但因2022年1月15日主刮板左侧驱动电机绕组绝缘过热烧损事件可能导致该空开脱扣器已损坏，瞬时脱扣整定值下降导致空开跳闸。

（四）暴露问题及结论

1.这是一起典型的开关因其额定开断容量不足和制造误差偏大导致躲不过电动机启动电流瞬时峰值的故障，原因简单，但处于一般电气管理和检修人员的知识盲区，对处理类似电气设备故障有较好的借鉴意义。

2.取料机设备厂家对主刮板驱动电机的主电源开关选型有误。在设备招标采购阶段，电气设备管理和检修人员应深度介入，对采购设备的电气图纸进行充分审核，对主要电气原件进行参数校核，防止出现类似设备原件选型错误。

3.电气设备管理和检修人员应加强对电气元器件专业知识的学习，尤其是要加强对断路器和电机保护整定值的相关知识的学习，保证今后对同类型设备故障的及时分析和处理。

参考文献：

《通用用电设备配电设计规范》（GB50055—2011）

《单速三相笼型感应电动机起动性能》（GB/T 21210-2016）

《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》（GB/T 14048.2-2020）

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