低压电动机设计在火力发电厂的应用研究.pdf

／一 电力电 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 0 2 5 低压电动机设计在火力发电厂的应用研究 杨 碌 阳泉煤业 集团有限责任公司， 山西阳泉0 4 5 0 0 0 摘要近年来，随着电子技术的日新月异，智能制造业的发展，对电动机需求也在逐年增加。低压电动机做为一种高效节能的 产品，将不仅成为机电市场的主流，也将以其低耗能的优势，成为外保 、 节能产业发展的领域之一。研究了低压电动机技术 ， 从低压电动机设计现状、低压电动机软件设计 ，以及其技术要点出发，对低压电动机设计在火力发电厂中的应用做简要分析。 关键词 低 压电动机 ；设计 ；火力发 电厂；应 用 中图分 类号 T M3 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 99 4 9 2 2 0 1 60 20 1 0 50 3 Re s e a r c h o n t he Ap pl i c a t i o n o f Lo w Vo l t a g e El e c t r i c M o t o r De s i g n i n T h e r ma l P o we r P l a n t Ya n g Qu a n YANG J i n g Y a n g q u a n C o a l I n d u s t r y G r o u p C o ． ，L t d ． ，Y a n g q u a n 0 4 5 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t I n r e c e n t y e a r s， wi t h t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f e l e c t r o n i c t e c h n o l o g y a n d i n t e l l i g e n t ma n u f a c t u r i n g， t he d e ma n d f o r e l e c t r i c mo t o r s i s i n c r e a s i n g y e a r b y y e a r ． Lo w v o l t a g e mo t o r i s a k i n d o f h i g h e f f i c i e n c y a n d e n e r gy s a v i n g p r o d u c t s ， i t n o t o n l y b e t h e ma i ns t r e a m o f ma c h i n e a nd e l e c t r i c i t y ma r k e t ， b u t a l s o h a s be c o me o ne o f t h e a r e a s o f e n v i r o n me n t a l pr o t e c t i o n b e c a u s e o f i t s l o w e n e r gy c o n s u mi n g ． Th i s a r t i c l e f r o m t h e lo w v o l t a ge mo t o r d e s i g n p r e s e n t s i t u a t i o n， t h e l o w v o l t a g e mo t o r s o f t wa r e d e s i g n， a n d i t s t e c h n o l o gy ， t o d o t h e b r i e f a n aly s i s o f t h e l o w v o l t a g e e l e c t r i c mo t o r d e s i g n i n t h e t h e r ma l p o we r p l a n t a p pl i c a t i o n ． Ke y wo r d s l o w v o l t a g e mo t o r ；d e s i g n；t h e r ma l p o we r pl a n t ；a p p l i c a t i o n 低压 电动机是工业企业 中应用较多 的电气设 备，从其控制器的设计到保护都将对电动机的使 用造成很大的影响。如 低压电动机的保护控制 器不仅能够实现 自动化生产过程中的远程 系统监 控与控制的智能化管理 ，还能让用户及时 了解 电 动机的运行状况 ，为电动机设备状态分析等提供 准确科学的分析依据。 相对高压而言，低压指的是 1 0 0 0 V以下的交 流电压 ，那 么 ，交流 电压为 3 8 0 V，或者 是 6 6 0 V 等几个等级 ，可以称之为异步低压电动机。当 然 ，如今随着应用领域 的不断增加 ，低压 电动机 将朝着微型化 、智能化方向发展。这既有利于实 现工业 自动化无人值班 的作业运行模式 ，又可以 全面提高工业 自动化变配电系统的供电安全性、 收稿 日期 2 0 1 50 81 8 可靠性 ，加强对电气火灾的预防。 1 低压电动机设计现状 在 国内，一方面 ，低压电动机保护控制器技 术开发起步较晚，早期国产的电动机控制采用接 触器与热继电器的组合简单组合方式，只是用来 改变电动机的启动时电压过大等问题，部分保护 功 能要 求并不 明确 ；另一方面 ，产品的结构单 一 ，并未完全实现对电动机的智能化管理 ，智能化 生产过程控制相关技术的应用以及故障预警等技术 还有待提升。然而 ，随着电子技术的迅猛发展 ，电 动机保护器 、电动机保护系统等新功能的增加 ，对 未来自动化电动机智能管理提供了有效保障。 相对 国内而言 ，国外的低压 电动机保护器有 其特殊的优势 ，如电动机故障数据曲线分析， [二] 丑 电网 实 现有 效的 电动机能效分 析以及全 电量监测等 。 在 规范低压 电动机 保护控 制器 功能 、技术方 面 ， 国内应该注重学习、管理以及 自主研发。 2低压 电动机 电路设计应注意 的问题 电动机的电路设计对整个低压 电动机的运转 是至关重要的 。它涉及接地保护 、电气隔离 、协 调配合 与特殊保护等 ，对企业安全生产 ，人们的 生产生活起着不容忽视的作用 。 1 电气 隔离 电气 的 隔离 首 先 涉 及 主 回路 的隔 离 电器 ， 如 移动电动设备的插头 和插座 、隔离开关 、可 拆卸的联结排、熔断器式隔离开关等。其次是电 气隔离的设备质量 ，电动机与其控制电器宜共用 一 套隔离 电器 ，减少主回路 中的电器元件 ，符合 隔离要求中的的短路保护 电器可兼作 隔离 电器 I 。 同时 ，还要对装置进行定期的维护。 2 接地保护 漏 电保护器 、漏电断路器 、漏电继电器 、低 压熔断器等都可作为接地 保护的电器。但电器 的 选择因不同的配电系统而有所差异 。如 在 T T配 电系统 中 ，漏 电保护 器 、漏 电断路 器是最 佳选 择 ，能有效保证不同条件下的安全稳定运行。 3 协调配合 在协 调 配 合 方 面 涉 及 起 动 电器 与 保 护 电 器 、控 制 回路 的配 合 。前 者 指 的是 热继 电器 、 低 压断路 器 、接触 器组合 时所 要求 的 电流特性 和时 间 。后者指 的是 接触器 、熔断器 、热继 电 器组合时所要求的电流特性和时间。 3 低 压 电动机软件设计 目前 ，通过先进的计算机技术 ，设计相应 的 系统软件 ，软件部分的设计主要采用嵌入式c 语 言 ，同时 ，建立程序框架 ，使各个子程序的功能 在 主程序 中实现最优化 。下面就 以下几个模块程 序做简要说 明。 1 软件初始化和 自检 软件系统 的初始化 ，是 主程 序运行 的前 提 。 它 主要包 括 A D通道初始化 、定时器频 率设 定 、 管脚配置初始化 等。而 自检主要是通过对液晶背 光显示的检查以及对F L A S H参数的校对来检测监 控系统的通信 的链接状态 。如果 自检不通过 ，系 统将处于等待状态 ，同时，现场监控人员也将及 时收到出错信息 ，进而做出反应 。 2 软件 主程序设计 在初始化 、自检成功通过后 ，主程序将开始 正常运行 。一方面 ，主程序采用采样 、计算 、控 制、通信和保护动作等功能。在运行的同时对错 误信息进行判断 ，发回管理单元 。另一方 呵 ，采 用保护处 理子程序 ，以便 完成对数据的保护 、计 算等。 3 交流输人信号方向自 适应技术 此技术是利用三相电流交流采样数据的矢量 和 3 1 0 判断电流互感器的同名端是否接反 ，装置通 程序 自动调整已有 的接线方式 ，将错误的电流采 样点信号发 回并取反 ，作为交流采样值 ，保障其 与正确接线时完全一致的交流采样测量数据 。 4 1“ 1 压 电动机设计技术 1 电动机低频低压减载技术 低频低压减载技术在现代 电力 系统 中应川， ‘ 泛 ，由于电力系统对 网络 的依赖 巨大且具有高电 压 、大机组的特点 ，电压崩溃的危险依然存在， 而低频低压减载技术能有效地防止 电力系统频率 和电压崩溃事故的发生。 当电力系统发生功率缺额时 ，也 就是频率下 降时，低频减载装置将发挥作用，减少系统的有 功缺额 ，使得系统频率在正常的水平上运行1 5 。 有低频现象时，采取切除部分线路负荷使电网电 压升高 ，电压恢复到正 常状态 ，这样 可以保护 电 动机运行回路安全 ， 使整个配电线路安全运行。 2 抗电磁干扰技术 适应不 同的电磁环境 ，减少 E MC、E M1 电磁 对环境干扰 、辐射的问题 ，如 接地系统 、f扰 耦合 、电磁场内屏蔽 、D S P 时钟频率技术等 ，场 内屏蔽是对高频电场 和磁场加 以屏蔽 ，同时 ，屏 蔽材料 的导 电性和磁性将 以电磁波反射或 吸收 的 方式来阻止 电磁波在空间的传播 ，在抗静电放 电、高频衰减振荡 、雷击浪涌等方 面的性能效果 明显 ，大大提高了电磁抗干扰性能 。 3 基于 A D转换和 D S P数据处理技术 的高 准确度测量技术 A D转换是一种从模拟信号向数字信号的转 换 ，具有高度的精 确性 。D S P 数据处理 主要是对 数字信号 的有效处理 ，属 于微处理器的一种 ，具 有可 编程性 ，每秒处 理 的速度将 达上 千条 。【 大 I 此，这两项技术的组合将能够实现对信号的快速 [二] 回 杨 耀低压电动机 设计在火力发电厂 的应用研 究 电力 处理 、采样 ，多通道并行采样 的6 通道 A D转 换，有效避免因不同采样造成计量误差 ，解决了 冲击电流对计量的影响，确保计量误差的准确性 与抗干扰性 。 4 电动机运行晃电再起动技术 在电动机 实际运行控制 中，因短路 等原 因短 暂停 电 后，在速度降低或完全停止运行的情况 下 ，通过再起 动控制器重新起动 ，电网发生 瞬间 掉 电，使得低 压接触器 的 自保持开关断开 ，在 电 网电压再设定 的时间内 ，控制器的辅 助触点会接 通 ，对接触器进行再次接通 。 电动机抗晃 电再起动可分为无控式 与可控式 两种方法。前者指的是在供配电系统故障后电压 恢复瞬时 ，按 电动机 的运行状况 ，立 即将所有参 加再起动的电动机全部 同时再起动。后者在供配 电系统故障时，将电动机的运行状况做瞬时的记 录 ，在 电压恢 复后 ，根据 电动机的运行信息对停 运的电动机进行分批再起动。 多台电动机同时起动会产生较大的冲击 电 流 ，造成变压器跳 闸 ，或是 电压的显著下降 ，电 动机最大转矩低 于负载转矩 ，使再起动失败 。针 对 电动机工艺化控制 ，主要通过网络通信广播命 令预设定 电动机分批分段停车功能 ，进行远程批 量控制电动机运行停车操作 。根据负荷重要性及 工艺控制要求对电动机保护器可设定几段停车命 令，这种方式实现了分批分段的控制功能，提高 企业生产工艺控制手段 。 5 低压电动机设计在火力发电厂中的具体应 用 电动机在我 国机 电行业 中应用 的最 为广泛 ， 在火力发电场中，低压电动机是一种普遍应用的 电机设备。但电厂中的工作环境较为恶劣 ，经常 容易发生堵转 、短路 、断相或长期过载运行等故 障 ，因此对在恶劣环境 中工作的电动机应进行实 时保护 、控制 ，保证发电厂 电动机的正常运行。 1 低压电动机在火力发电厂 中的保护配置 在火力发 电厂 中，短 路和接地保护被大量应 用 于 电动机组 内的短路 故障 。 由于在发 生短 路 时 ，电流量将会猛增至正常 电流的十几甚至几十 倍 ，这时这种短路保护的装置将促成三段式 的电流 保护 。而在接地故障中 ，一般采用零电压来实现 。 另外 ，因为长时间的负载保护将会导致启动后的反 式电流保护受阻 ，因此还需考虑到负载保护。 2 智能型电机保护装置 智能 电动机的保护装置是 目前我 国火力发 电 厂 中最为完善 的。在火力发电厂中，保护设计装 置，可根据保护装置的不同保护作用以及保护装 置不同的组合方式进行选择。如热继电器组合 保护装置 ，对电流过载进行保护 ；微型保护装置 的电机控制器针对低压电动机在各种应用场合产 生 的故 障进 行诊 断 。以用热继 电器 为 电器 接触 器 ，其主要功效是为了在大功率 电流经过后切断 短路电流。当电动机 的负荷保护过高时 ，可采用 继 电器组合保护的方式进行保护。在电流经过 电 阻元件后 ，金属元件受热就会使热继电器产生作 用 ，从而在 电动机绕组触电发生损坏前发生保 护 。电动机 因过热而引起的断电 ，可 以以多种限 时保护为触发点，来实现对电动机温度的保护。 因此 ，低压电动机的这种模块设计的保护功 能在火力 电厂的运行过程 中显得较为的有效与全 面。 6 结束语 一 方面，现代电子技术的发展使得低压电动 机逐 渐实现 系统化 、 自动化 、智能化 ；另 一方 面 ，低 压 电动机 以其本 身结构 简单 ，绝 缘性 能 好 ，维护方便等特有 的优势 ，在发 电产业得到了 广泛的运用 。随着低压 电动机不断升级的性能和 较大的市场需求 ，未来的应用领域将更加广泛。 参考文献 [ 1 ]方晓玲． 火力发 电厂节能设计技 术应用综述 [ J ]． 能 源与节能，2 0 1 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