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核心提示：
1、引言 輥道傳動最初采用單臺電機通過機械齒輪箱成組驅(qū)動多個輥子后來發(fā)展為單臺電機不經(jīng)過齒輪箱直接驅(qū)動單輥的傳動方式,輥道傳動由一套調(diào)速裝置集中給多臺電機供電，每臺電機直接驅(qū)動單輥。如某熱軋廠精軋輥道采用西門子MASTERDRIVE 6SE70變頻器供電，采用VF控制或無速度編碼器的矢量控制。 2、輥道傳動的特點 1由于同一組輥道的速度一致，電機的速度也一致，可以進行集中控制，但集中控制精度不高。 2由于每臺電機的性能不可能完全一致，每個工作棍磨損程度不同，以及傳送軋件不規(guī)則，都會導致部分電機的負荷比較大，部分電機的負荷比較小。由于調(diào)速裝置不能很精確地對每臺電機進行控制，當負荷增大時，只能籠統(tǒng)地使總輸出電壓與電流提高，導致負荷輕的電機端電壓可能超過額定值，造成電機的絕緣劣化，特別會造成交流電機磁路飽和，電機電流增加，發(fā)熱增加。所以對每臺電機必須配置過載保護。 3當開關箱至每臺電機的電纜長度不一致或電纜細時，由于線路壓降也會造成電機的端電壓不一致，從而造成部分電機的端電壓減少，輸出力矩下降，甚至堵轉，電機電流特別大。所以，對成組傳動裝置，要求電機的參數(shù)盡量一致，而且配置的電纜也要盡可能短。 4在傳送軋件時，軋件可能受堵，導致電機堵轉，為了避免輥子堵轉，要求電機與軋件之間打滑，即必須使電機的最大轉矩大于打滑轉矩。所以在系統(tǒng)設計時，傳動裝置及電機都要有一定的過載能力。 5輥道電機一般離調(diào)速裝置的距離比較遠，電纜很長，而現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，高溫、潮濕、腐蝕性氣體，導致電纜及電機的絕緣下降。另外，變頻器輸出電壓是PWM波形，當電纜兩端阻抗不匹配時，會產(chǎn)生行波反射，在電機端電壓峰值可達到變頻器主回路直流電壓的兩倍，也會造成電機及電纜絕緣劣化。 6當一套調(diào)速裝置帶數(shù)臺輥道電機時，為了保證調(diào)速裝置與電機的安全，在設計時必須進行容量匹配計算與各級保護之間的匹配，避免誤動與拒動。 3、故障現(xiàn)象 某熱軋廠精軋GF17輥道共有19臺11kW的電機，每臺電機額定電流為18.5A，總額定電流為351.5A，變頻裝置的額定電流為560A，采用無速度編碼器的矢量控制，過載能力為136 1min。在變頻裝置輸出到每個電機之間各配置一只額定電流為100A開關，過載整定在28A，過流瞬動電流為1000A，短路分斷能力為40kA。所有開關集中安裝在一個開關箱內(nèi)，開關箱安裝在地下電纜溝內(nèi)�！ �2006年8月24日，GF17輥道中的G124電動機開關跳電，現(xiàn)場人員至電纜溝開關箱送上G124開關，返回操作室后發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)又報G124電動機開關跳電，當現(xiàn)場人員再次來到電纜溝時發(fā)現(xiàn)該開關已燒損，觸頭粘連，箱內(nèi)臨近的開關也有不同程度的燒損，G124電機電纜也燒壞，對G124電機進行檢查時，發(fā)現(xiàn)該電機接線柱由于銹蝕與松動，導致三相短路。故障處理與恢復時間大約為8h。 4、原因分析 4.1 無速度編碼器的矢量控制變頻器應用在輥道傳動時必須注意的事項 變頻器采用無速度編碼器的矢量控制，這種方式的優(yōu)點是可以省去測速裝置，控制精度比VF控制高，但這種方式應用在輥道傳動時必須注意以下三點。 1最低運行頻率不能低于1.8Hz，這種控制方式在低速時控制不穩(wěn)定。 2由于電機參數(shù)對采用無速度編碼器的矢量控制影響比較大，所以所帶電機的參數(shù)要盡量保持一致，特別要關注電纜阻抗，電機電阻等參數(shù)的自適應。 3一般不可以在變頻器運行過程中帶電合開關必須等變頻器停下來或變頻器輸出頻率低于10以下，才可以帶電合開關。 4.2 計算電機側短路時的電流大小 從電氣室到現(xiàn)場端子箱的長度大約為15m，這是一根150mm2的電纜，這根電纜的阻抗可以忽略不計�，F(xiàn)場端子箱到損壞電機的電纜6mm2長度大約為150m。首先計算現(xiàn)場端子箱到損壞電機的電纜電阻。 根據(jù)公式：R=ρ×ls 式中：銅的電阻率ρ在20℃時為0.0175Ωmm2m l—導線長度m s—導線截面積mm2。 每根導線電阻R=0.0175×1506=0.4375Ω，三相短路時,對變頻器來說，輸出線路總電阻=0.4375Ω0.4375Ω=0.875Ω。由于西門子MASTERDRIVE 6SE70為交—直—交電壓型變頻器，電機額定電壓為500V，變頻器中間直流回路電壓為DC 650V，忽略IGBT的導通壓降，當電機側發(fā)生短路時，短路電流=650V0.875Ω=742A。 4.3 故障原因分析 1從現(xiàn)場調(diào)查來看，該設備已運行十多年，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，開關箱安裝在電纜溝內(nèi)，環(huán)境溫度高，造成開關性能下降。 2變頻器輸出是PWM脈沖波形，當電纜兩端阻抗不匹配時，會產(chǎn)生行波反射，在電機端子側電壓峰值可能達到變頻器主回路直流電壓的兩倍，也會造成電機及電纜絕緣劣化。 3由于該開關的過載整定在28A，電機的額定電流為18.5A，大約為電機額定電流的150，遠超過電機的額定電流。當電機電纜由于銹蝕與松動，絕緣劣化，回路電流逐步增大，由于過載保護整定值偏大，延緩了開關保護跳閘時間，不能及時保護電纜與電機，導致電纜繼續(xù)發(fā)熱，直至絕緣擊穿。 4變頻器額定容量為500kVA，則變頻器額定電流為：=5001.7320.5=566A，變頻器過載能力為136 1min,過電流整定在1100A左右。當G124電機發(fā)生短路時,最大短路電流為742A,沒有達到變頻器的過電流動作值,變頻器不會有任何報警,變頻器繼續(xù)正常工作。 5G124電機的開關瞬動整定在1000A，則當電機短路時，短路電流也沒有達到它的瞬動動作值，所以，該開關也不會立即跳閘。 6在第一次發(fā)生開關跳閘后，運行人員沒有對電纜與電機進行檢查,而是復位后立即合開關。此時電機側已發(fā)生短路,開關內(nèi)因流過大電流而發(fā)熱而地下電纜溝內(nèi)環(huán)境溫度高，開關箱內(nèi)溫度也很高，造成開關耐受能力和分斷能力不斷下降,當開關無法耐受逐漸增大的故障電流時，開關內(nèi)部拉弧短路,波及臨近開關,引起開關箱燒損,這是本次故障發(fā)生的間接原因。 4.4 對策 1由于變頻器過電流整定值是固定的，無法進行調(diào)整但可以利用MASTERDRIVE 6SE70變頻器提供的自由功能塊,編制另一個過電流保護程序,該過電流整定在變頻器額定電流150。一旦負載電流超過變頻器額定電流的150時,并且持續(xù)超過30s后,向上位機傳送過流報警信息,提醒操作人員注意如負載電流繼續(xù)超過變頻器額定電流的150,再延時30s變頻器停機。 2根據(jù)電機容量與實際負荷，對變頻器與低壓配電開關的過電流參數(shù)重新整定，調(diào)整開關瞬動電流整定值為700A，確保上下級保護匹配。 3完善崗位操作規(guī)程，一旦開關跳電，必須對該電機及其電纜進行檢查，確認正常后方可送電。 4建議把開關箱移到電氣室或采用強迫冷卻來降低開關箱內(nèi)溫度。 5定期對電機、電纜與輥道開關箱進行檢查與維護保養(yǎng)。 5、結束語 對于輥道傳動，調(diào)速裝置、開關及電機的容量及過電流保護要匹配調(diào)速裝置與每臺電機之間要配置過載與短路保護，電機的型號、規(guī)格盡量一致
