 |
ПОВРЕЖДЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Причина – в системе плавного пуска
| Виктор Петухов,
к. т. н., член IEEE,
руководитель
электротехнического отделения Центра электромагнитной безопасности,
г. Москва |  | |  | Василий Соколов,
зам. руководителя электротехнического отделения
Центра
электромагнитной безопасности,
г. Москва |
Наши постоянные авторы - специалисты Центра электромагнитной безопасности - неодно-
кратно рассказывали на страницах журнала о причинах снижения качества электроэнергии
в электроустановках, о случаях возникновения резонансных явлений и их последствиях.
В новой статье на убедительном примере из собственной практики они показывают, каким образом гармонические искажения, возникающие в результате некорректной работы системы плавного пуска, приводят к повреждению электрооборудования.
АВАРИЯ
На одном из предприятий после 5 лет эксплуатации вышел из строя «сухой» трансформатор мощностью 2500 кВА. Кроме того, периодически наблюдались выходы из строя (повреждения подшипников, короткие замыкания обмоток статора) электродвигателей, питающихся с шин вышеуказанного трансформатора.
Выполненный на шинах низкого напряжения (НН) трансформатора, мониторинг напряжения с последующим анализом его качества не выявил каких-либо отклонений от требований ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общепромышленного назначения». При этом оказалось, что трансформатор имеет нагрузку, не превышающую 80% от номинальной.
Проведенный аппаратурно-компьютерный анализ возможности возникновения резонансных явлений на участке цепи «трансформатор – установка компенсации реактивной мощности», когда резко возрастает ток резонансной гармоники [1], также не дал ответа на поставленный вопрос о причинах выхода из строя трансформатора.
АНАЛИЗ
Однако детальный анализ осциллограмм напряжений и токов на шинах трансформатора позволил установить следующее: периодически наблюдалось искажение форм кривых как напряжения, так и тока (на рис. 1, 2 представлены соответственно осциллограммы фазных напряжений, токов и их гармонический состав).
Сравнительный анализ спектрального состава осциллограмм показал, что во втором случае (при наличии искажений) в форме кривой тока трансформатора происходит резкое увеличение доли 2-й гармоники (100 Гц). Присутствие 2-й гармоники может свидетельствовать о наличии постоянной составляющей в кривой тока.
Для более детального исследования были проведены дополнительные измерения токов, потребляемых нагрузками трансформатора. В ходе проведения измерений зарегистрировано протекание постоянных токов по кабельным линиям питания электропотребителей трансформатора: до 22,7 А по фазе 1; до 29,1 А по фазе 2 и до 26,7 А по фазе 3.
Хорошо известно, что протекание по обмоткам трансформаторов постоянных токов может приводить к следующим негативным последствиям:
- насыщение магнитной системы трансформатора и, как следствие, работа на нелинейном участке кривой намагничивания, что в свою очередь вызывает искажение качества питающего напряжения на шинах низкого напряжения трансформатора;
- перегрев обмоток трансформатора с последующим выходом его из строя.
С целью выявления источников постоянного тока был проведен мониторинг потребляемых токов всех электропотребителей рассматриваемого трансформатора.
Было установлено, что основными нагрузками трансформатора являются электродвигатели компрессоров, мощностью 200 кВт каждый. Для уменьшения пусковых токов при запуске таких электродвигателей использовались тиристорные регуляторы, не отключаемые после завершения пуска электродвигателей. И именно по кабелям питания этих электродвигателей зарегистрированы как четные гармоники тока, так и постоянная составляющая последнего величиной до 7,6 А по каждому из электродвигателей.
Кроме того, проведенный анализ состояния электродвигателей на основе спектрального анализа потребляемого тока в соответствии с [2] выявил повреждение подшипника в одном из них и ухудшение состояния изоляции обмоток статора.
Причины
Таким образом, причина возникновения повреждений трансформатора и электродвигателей представляется следующей:
- наличие не отключаемых после завершения запуска электродвигателей тиристоров системы плавного пуска вследствие некорректной работы ее системы управления и/или неидентичности параметров тиристоров вызывает возникновение постоянной составляющей тока;
- последняя приводит к периодическому насыщению магнитной системы трансформатора, вследствие чего происходит как возрастание его тепловых потерь, так и искажение формы кривой (т.е. ухудшение качества) питающего напряжения на шинах трансформатора;
- оба вышеуказанных фактора негативно влияют как на тепловой режим работы электродвигателя, так и на состояние и срок службы его подшипников, поскольку «высокий уровень гармонических искажений питающего напряжения может вызвать серьезный перегрев мотора с последующим отключением, чрезмерный акустический шум и вибрации, повреждения подшипников (срок службы которых может снизиться до 10% от номинального) и нарушения креплений из-за высокого уровня вибрации» [3].
  Литература
1. Петухов В.С., Красилов И.А. Резонансные явления в электроустановках зданий как фактор снижения качества электроэнергии // Новости ЭлектроТехники. – 2003. – № 6(24). – С. 78–82.
2. Петухов В.С., Соколов В.А. Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 1(31). – С. 50–52.
3. Т. Уилльямс, К. Армстронг. ЭМС для систем и установок. – М.: Издательский Дом «Технологии», 2004. – 508 с.
| 
|
