直流电动机控制盘柜故障分析

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摘要：本文就作者在工程安装与调试实践中发现或遇到的火电厂直流电动机控制盘柜故障的种类、现象、危害与后果、原因分析及解决方案进行了归纳总结，为以后工程实践提供了一个有益的借鉴。

关键字：直流电动机控制盘柜 故障

中图分类号：TM32文献标识码： A

1．概述

直流电动机因其具有良好的机械特性与调速特性，调速平滑、稳定、可控性好、可靠性高以及过载能力大、能够承受频繁的冲击负载等特点，被广泛应用于火电厂油、顶轴油、密封油以及锅炉火检等涉及机组安全的关键系统。在机组运行过程中，如果出现汽机油系统交流失电或交流电机故障等情况，直流电机将联锁自动投入，避免大轴、轴瓦、密封等损坏，确保汽轮机与发电机安全；同样，在锅炉运行过程中，倘若交流火检冷却风机出现故障或失电而直流火检风机不能正常投入，锅炉将失去监视与保护的“眼睛”，火检探头也可能因超温而损坏并可能造成锅炉停炉事故。

由此可见，电厂各系统的直流电机能否正常投入使用，对整个电厂的运行起着至关重要的作用；而直流电机控制盘柜作为其关键控制中枢，控制准确性与可靠性以及正常运行中的安全性就更加至关重要。鉴于直流电机的可靠运行对电厂各系统的重要性，本文将结合作者的工程实践经验，就电厂调试与运行过程中直流电机控制盘柜出现的一些问题、故障进行分析与总结，以便于直流电机调试、运行过程中故障的发现与检修。

2．案例介绍与分析

2.1工程介绍

印度某燃煤电厂2×600MW工程由四川电力建设二公司承担现场技术服务工作，作者为本工程电气安装与调试指导专家。该工程每台机组配置有汽机直流油泵、直流密封油泵、直流顶轴油泵、小机直流事故油泵与锅炉直流火检风机等共6台直流电机，每台直流电机各配套控制盘柜1个。

2.2直流电机控制盘柜故障案例介绍与分析

在该电厂#1机组直流电机调试运行期间，发现多台直流电机控制盘柜在试运行过程中出现故障情况，其中#1机组汽机直流顶轴油泵A、B以及#1机组汽动给水泵直流事故油泵A、B的控制盘柜均在运行过程中出现电阻发烫情况，甚至出现控制盘柜内部启动电阻连接电缆头位置的绝缘层烧焦、冒烟，启动电阻过度发烫的现象，严重危险设备运行安全。

本文以#1机汽动给水泵直流事故油泵A控制盘柜故障为例，针对以上问题对故障情况进行分析、解决。

2.3#1机汽动给水泵直流事故油泵A电机参数

型号 Z2-42L3TH 功率 7.5kW 电压 220V 电流 40.8A

转速 3000 rpm 励磁方式 并励 绝缘等级 F 防护等级 IP23

2.4#1机汽动给水泵直流事故油泵A控制盘柜故障详情

#1机汽动给水泵直流事故油泵A在调试合格后投入#1机组分部试运行。在一次厂用电失电、交流油泵停运后该电机联锁自启动，大约运行5分钟后，电气运行人员发现直流事故油泵控制盘柜内部有烟冒出，遂立即报告集控室并手动停止该泵运行，打开盘柜发现盘柜内部启动电阻温度过高，连接启动电阻的电缆部分绝缘层烧焦熔化、有烟冒出。经核实，该电机曾正常运行多次，从调取的运行数据看，在故障发生时，没有对电机负荷进行任何调整，无任何报警、保护动作情况发生，运行电流为21A在额定电流范围之内，但较平时运行电流28A偏小。

2.5#1机汽动给水泵直流事故油泵A控制盘柜故障情况分析及处理

2.5.1 首先排除直流电机自身原因引起的故障，断开直流电机动力电源、电机控制盘柜控制电源，确保无电后，解开直流电机与控制盘柜连接电缆（盘柜端与电机端），由于该电机已正常运行多次，可直接排出电机接线错误问题。

2.5.2对该电机进行外观检查，外观完好；用手盘转电机轴承，轴承转动灵活、无卡涩现象；揭开电机端罩，对风扇进行检查，风扇完好、无卡涩现象；排除电机自身外部问题。

2.5.3 解开电机绕组间连接片，采用电动摇表（500V档）测试电机绕组对地绝缘，经测量电机各绕组绝缘值均大于1GΩ,满足规程要求，电机绝缘良好，排除电机绝缘问题。

2.5.4 采用双臂电桥(或万用表)对电机各绕组直流电阻值进行测量，测得各绕组阻值为：E1E2=127.4Ω,B1B2=2.37Ω，D1D2=0.01Ω，与最初单体试验数据及出厂试验数据相比较，无明显差异，在规程允许范围内，排除电机绕组问题。

2.5.5 在排除直流电机本体问题后，对电机控制盘柜内控制系统进行检查。该电机控制回路原理如下图：

2.5.6 由于该电机已多次正常运行，可判定电机控制回路连线正确，排除回路连接错误问题。

2.5.7 按照回路图逐个部件进行检查，排除盘柜长期运行，由于振动、老化等原因造成的连线、螺丝等部件松动、脱落等情况，并再次紧拧，确保各部件紧固。

2.5.8 检查电机三级启动电阻各级阻值，经检查：R1R2=0.87Ω,R1R3=1.55Ω,R1R4=2.40Ω，三级电阻阻值平衡，排除启动电阻自身损坏问题。

2.5.9 合上控制电源，试操作、停止按钮，观察盘柜内部各继电器、接触器动作情况，测量各元件端电压，检查各元件工作是否正常。反复操作几次，发现控制回路路内部各元件能正常启动，但在启动后，经延时切除启动电阻时发现，接触器KM3触点闭合不可靠。

2.5.10 拆下KM3进行单独校验，发现KM3线圈带电后，触点动作，但闭合不可靠，时常有触点接触不到位现象发生，结合控制回路分析得知：正是由于KM3触点的闭合不到位，导致电机在串联电阻正常启动后，经延时切除三级电阻时发生故障，受KM3触点控制的第三级电阻无法被正常短接、切除，从而造成电阻两端长期带电，连接电缆发热、发烫甚至烧毁现象，且运行电流较正常运行时偏低的情况，虽然电机能够正常启动，也能够带电运行一段时间，但是运行时间稍长，就会出现盘柜内部电阻、电缆烧毁情况。

2.5.11 原因确定后，更换KM3接触器，重新进行合、分试操作，测量元件端电压，各元件正常，回路操作正常。

2.5.12 恢复电机自身及电机至盘柜接线。确认系统、安全等条件满足后，带电机试运行。启动电流120A，运行电流28A，然后连续运行1小时检查，电机运行正常。

2.6直流电机控制盘柜问题总结及改进

在调试、运行过程中，除#1机汽动给水泵直流事故油泵A控制盘柜出现故障以外，#1机汽机直流顶轴油泵A、B，#1机汽动给水泵直流事故油泵B直流控制盘柜均出现了电阻过热、电缆发烫现象。经检查、分析、处理，现将问题原因总结及相应改进措施总结如下：

2.6.1运输原因：由于该工程所使用盘柜设备均从国内运往印度，经过长途海运、陆运、颠簸、受潮等原因， 盘柜内部元件出现松散、脱落或者损坏，埋下隐性危险。

改进措施：所以设备运至现场后，应进行严格的检查，发现松散、破损情况，及时汇报，更换。

2.6.2人为原因：印方施工人员作业不仔细、不规范，电机运转前，对盘柜内部接线正确性、部件完好性未进行再次确认，盲目操作造成故障。

改进措施：加强对印方人员指导，严格按照规程、规范作业，保证操作正确性。

2.6.3 设计原因：

2.6.3.1 由于该工程所使用直流电机控制盘柜，没有配置电流、电压显示表计，无相关保护、报警信息传至DCS集控中心，造成电机运行就地、集控监测困难，无法及时发现问题。

改进措施：在有条件情况下，应加设电流、电压等数据显示，加设相应保护、报警信号传至DCS，实行全方位监控。

2.6.3.2 由于工程所在地区气候炎热，环境温度高，控制盘柜内部启动电阻布置在盘柜最底部，且盘柜无任何通风设备，造成电机运行时，电阻自身温度高、发烫情况。

改进措施：在控制盘柜内部加装散热设施，或将电阻移至盘柜上部或外部，加强通风，降低运行温度，减少故障发生概率。

3. 结束语

直流电机及其控制盘柜在调试、运行过程中，总会出现一些或大或小的问题，但是无论问题严重与否，都需要我们运行所掌握的的知识及经验，一步一步分析、解决，从而总结经验，为以后遇到类似问题奠定基础。本文中介绍的直流电机控制盘柜在调试、运行中出现的情况，就是施工过程中常遇问题，希望通过以上分析，能够给大家在安装调试中提供有价值的参考并提供一些发现问题、解决问题的思路。