镍铁水淬渣电气控制柜电压互感器损坏的故障分析与改进

詹兴国

（宁夏天元锰业有限公司751103）

镍铁水淬渣电气控制柜电压互感器损坏的故障分析与改进

詹兴国

（宁夏天元锰业有限公司751103）

镍铁水淬渣水系统是制造铬铁项目电炉铁水冷却和冲渣的主要环节之一。本文从最常见的产能扩大案例中关于镍铁水淬渣水系统改进工作进行分析，就主要电路控制系统中的电器控制柜的核心器件“电压互感器”的故障情况进行了分析，并提出了相应的解决方案，希望能够对同业从业人员有所参考和借鉴。

淬渣；电压互感器；故障；分析

产能扩大是企业发展中常见的一项工作，特别是在市场经济活跃期，对于企业发展来说，对原有设备进行技改进行产能扩大是常见情况。笔者所任职的企业，现有3个铁原水淬渣车间，原设计产能为15t/炉次，为扩大产能，拟将增容至20t/炉次。经过市场考察及实验计算，为了解决改造后虑炉况发生变化后渣量增大，粘度增大或流动性变差的问题，防止在生产中造成阻渣或“放炮”现象，避免存在重大的人生伤害和机器设备安全隐患，主要的技改方案为：每台炉配置一台单级双吸离心泵，每一个车间两台炉共同备用一台单级双吸离心泵，即：每一个车间就安装3台水泵，3个车间共安装9台单级双吸离心泵离心泵。单级双吸离心泵电机电源采用10kV电压供电，对每台单级双吸离心泵电机采用变频软启动工作方式。但是在安装调试试车期间，新订购安装的9台10kV软启动柜频繁出现烧毁电压互感器故障，前后共损坏电压互感器5台。经详细分析故障发生的原因，参考整体设计所提供的资料和产品技术资料、图纸，最后对启动柜进行合理的设计和接线改动，最终使9台软启动柜运行正常。具体实际案例情况分析如下：

1 相关现状分析

1.1 设计思路

（1）现场每台单级双吸离心泵电机，要求软启动柜能够启动，高压柜利用配置的断路器也要能够启动。

（2）在每一个车间除了配置的单台单级双吸离心泵电机1#、2#外，还针对对每一个车间的1#、2#两台炉又配置了一台备用的3#泵启动柜。这样保证1#、2#出现问题不能启动，就通过打开和关闭阀门开启3#单级双吸离心泵电机。

1.2 水淬渣高压软起动器系统原理

1.2.1 高压软起动器系统原理图（如图1）

图1

1.2.2 高压软起动器系统原理图元器件说明

以上原理图中，QF为高压软启动装置内部断路器，PT为电压互感器，SCR为晶闸管串并联组件，C为并联在晶闸管两端的动态均压电容，M为所驱动的单级双吸离心泵高压电机，QF1为外部直启开关柜中的断路器。

1.2.3 高压软起动器系统启动原理分析

当QF不闭合QF1闭合时，M启动，并联在晶闸管两端的动态均压电容C与感性的PT串联，再与电机M相并联，直接接在10kV高压上，这样并联在晶闸管两端的动态均压电容C和电压互感器组成一个串联谐振电路，其串联等效电路示意图如图2。

串联回路中的电流决定于回路电压与总的回路阻抗。在任何电电源频率下，因容抗、感抗的相角问题，回路总阻抗是两者的差值。容抗、感抗差别较小，回路电路就越大；当容抗、感抗相等时，即谐振点，回路将有最大电流。也就是说，在任何电源频率下，串联回路中的C、L上的电压，总有一个高于电源电压。当组成的这个电源电压高于电压互感器一次电压时，就会直接损坏电压互感器。

另外，在这种情况下通过高压控制柜启动电机，相当于对电压互感器反向送电，必然要烧毁电压互感器。即使改变控制回路，增设软启动柜与开关柜的电气连锁，也不能改变烧毁电压互感器的可能性。

图2

2 频繁损坏电压互感器采取的措施

根据现场实况，在水泵电机直接启动时，为了避免高压软启动装置反向送电产生谐振，现对高压软启动使用的信号采集做如下变动：

（1）充分考虑高压软启动装置内安装电压互感器容易产生谐振，断开软起柜内电压互感器，对用软起柜和由高压开关柜启动离心泵电机，就不会存在电容、电感的串联回路，消除了产生和存在谐振的可能性。软起柜内的电压互感器只起到过电压保护作用。

（2）对于软启动装置所需要的电压信号，可以从从高压开关PT柜直接引入，通过计算6台高压软启动内使用PT的总容量为10VA，综保单台容量0.2VA，电压表单台容量0.1VA，软启动主板为1VA，综保共15台，电压表10个，软启动主板6块。另外3台高压配电柜容量5VA，现使用PT柜内计量回路回路作为软启动柜测量和信号采集，其绕组容量15VA，可以满足使用且不会影响高压开关柜的运行、测量和保护。

（3）在原有的电气控制不变的情况下，经过改动，当使用软起功能时，操作步骤不变，只是将断路器送电，软起柜旋钮开关扭到软启动档，按启停按钮即可实现对电机的控制。不会影响高压软启动装置的性能、操作方法和正常使用。

（4）断开了软起柜内的电压互感器，更改为外部开关柜直接启动，原电压互感器的电压信号，改为PT柜的电压信号代替，不会影响高压软起装置的性能和操作方法。

3 结束语

综上所述，在根据生产状况对电机进行控制过程中，为了保证其安全性，必须对电机的控制设置，要满足其设计的合理性，在安装使用过程中，全面掌握一些故障的对应状态和故障处理方法，要能够根据故障状态，采取有效的处理措施，从而对设备的安全和稳定运行进行保证。

[1]周建男.利用红土镍矿冶炼镍铁合金及不钢锈钢[M].化学工业，2016，1.

TF644

A

1004-7344（2016）30-0228-01

�压互感器现场验收及运行维护[M].中国电力出版社，2015，10.

2016-10-4

詹兴国（1966-），男，汉族，宁夏中宁人，电气工程师，主要从事电气及设备管理，工程项目的安装，设备验收工作。