火電廠循環(huán)水泵雙速電機不能自動控制的案例設(shè)計分析

循環(huán)水泵電機系統(tǒng)是火電廠很重要的一個子系統(tǒng)，當循環(huán)水泵電機設(shè)備方案選定后，在進行具體施工安裝圖設(shè)計時，要了解所選設(shè)備性能，熟悉設(shè)備說明書，方能有針對性的設(shè)計出一套可行、可用、可靠的控制方案。否則會發(fā)生差錯，事倍功半，給生產(chǎn)、制造、安裝、運行帶來不必要的麻煩及安全隱患和經(jīng)濟損失。
二、案例
（一）可行的設(shè)計方案
例如：河南省某新建2×135MW熱電聯(lián)產(chǎn)火電廠工程，循環(huán)水泵系統(tǒng)設(shè)計比較充分考慮了運行期節(jié)約二次能源，提高綜合經(jīng)濟效益的措施，把過去常規(guī)的每臺發(fā)電機組配兩臺單功率、單速相同型號規(guī)格的循環(huán)水泵電機(6kV、710kW、593轉(zhuǎn)/分)改為一臺單功率、單速、高壓循環(huán)水泵電機(6kV、710kW、593轉(zhuǎn)/分)，另一臺為雙功率、雙速、單繞組、高壓循環(huán)水泵電機(6kV、710/450kW、593/495轉(zhuǎn)/分、2Y/△、10/12)，采用在集中控制室用DCS集中控制的節(jié)能控制方案。
（二）誤解的設(shè)計
設(shè)計人員設(shè)計時，由于某種原因未能了解設(shè)備性能、熟悉設(shè)備說明，把雙速、雙功率、單繞組、高壓電機誤解為雙繞組的雙速電機。把雙速6kV高壓電機一次主接線錯誤設(shè)計為圖1，也造成了二次控制原理圖出錯誤。一旦投運將帶來嚴重安全隱患。
（三）不良的后果
由于設(shè)計人員的誤解，設(shè)計6kV高壓開關(guān)柜為2面，實際應為3面柜，使每臺雙速水泵電機6kV高壓開關(guān)柜訂貨時均少訂一臺。經(jīng)過幾個月設(shè)備廠家生產(chǎn)，循環(huán)水泵電機已到貨并按圖紙(兩臺機組)安裝到位。四面6kV高壓真空開關(guān)柜也已到貨并安裝到位。一次高壓電纜及二次控制電纜也已放到位。接線時，施工安裝單位未看設(shè)備廠家說明，也未與施工安裝圖紙進行核實，下結(jié)論電機廠家把雙速雙功率高壓循環(huán)水泵電機發(fā)錯。其實循環(huán)水泵電機廠家發(fā)來的是雙速雙功率單繞組6kV高壓電機，且也符合合同技術(shù)要求。
（四）設(shè)計錯誤的分析
單速高壓電機的接線盒出線只有U2、V2、W2三個，另外的三個接線端子U1、V1、W1已在電機內(nèi)部按2Y接線已接好。
雙速電機接線盒見圖2。
U1、V1、W1被一段銅板短接，U2、V2、W2接電源，相當于2Y中性點接線，此實際接線盒接法是雙速電機在高速運行時的一次主接線方法。如圖3所示。
　當在時，U1、V1、W1接6kV電源，U2、V2、W2應斷開，定子繞組相當于一個△接法，見圖4。其實到貨型號為YKSLD560-10/12的電機﹙功率:710/450kW，接法:2Y/△，轉(zhuǎn)速:593/495r/Min，定子電壓:6kV，定子電流:92.8/68A，功率因素:cosΦ=0.8/0.7﹚是雙速雙功率單繞組高壓電機，高低速轉(zhuǎn)換時定子接線相當于一個2Y/△轉(zhuǎn)換，并非一個真正意義上的Y/△轉(zhuǎn)換。設(shè)計人員設(shè)計時，用兩面開關(guān)柜是不能實現(xiàn)高低速運行的，見圖1。
①當k高2DL斷開，k低1DL合上時，只能實現(xiàn)低速運行。見圖4。
②當k高2DL合閘、k低1DL斷開時，依產(chǎn)品說明書電機不能高速也不能低速運行，原因是內(nèi)部接線形成的旋轉(zhuǎn)磁場相互抵消，電機不會轉(zhuǎn)動。
③當k高2DL、k低1DL均合上時，見圖5，雙速電機定子繞組接線相當于U2、U1合為一點，V2、V1合為一點，W2、W1合為一點，即可能過電壓，過電流燒壞電機，不能實現(xiàn)高速運行，，此時定子線圈U2U1-V2V1，V2V1-W2W1，W2W1-U1U2上的電壓提高一倍，阻抗減少一倍，與電機廠說明要求不相符。這種型號的雙速電機定子內(nèi)部接線生產(chǎn)廠家是以技術(shù)保密不公開的。
當雙速電機采用圖6一次主接線，也不能雙速運行，只能實現(xiàn)電機高速運行。
①當k高2DL，K低1DL均合上時，雙速電機可以高速運行，見圖3。此時接線符合廠家說明書要求。
②當K高2DL合上、K低1DL斷開時，雖然從圖7上看雙速電機定子接線也相當于一個△接法，但雙速電機不能運轉(zhuǎn)。因為定子線圈中的旋轉(zhuǎn)磁場互相抵消不能實現(xiàn)低速運轉(zhuǎn)（這種型號的雙速電機定子內(nèi)部線圈接線是特種的10/12磁極轉(zhuǎn)換接線并非真正意義上的Y/△轉(zhuǎn)換）。
（五）設(shè)計正確的一次主接線分析
正確的雙速電機一次主接線如圖8所示：
K高2DL是高速運行開關(guān)；K低1DL是低速運行開關(guān)；K中3DL是2Y/△高、低速中性點轉(zhuǎn)換開關(guān)。
高、低速轉(zhuǎn)換即10/12極磁極對數(shù)轉(zhuǎn)換，﹙相當于2Y/△轉(zhuǎn)換﹚應在中性點高壓開關(guān)柜中完成。
①當K高2DL，K中3DL均合上，K低1DL斷開時可實現(xiàn)高速運行（10極電機）。見圖3。
②當K高2DL，K中3DL均斷開，K低1DL合上時可實現(xiàn)雙速電機低速運行（12極電機）。見圖4。
（六）二次控制回路方案設(shè)計分析
由于雙速雙功率電機一次回路控制方案設(shè)計的錯誤，導致雙速雙功率電機二次回路控制方案設(shè)計圖紙也是錯誤的。
在雙速雙功率單繞組高壓電機一次控制回路方案按圖8正確確定后，就要對二次控制回路方案設(shè)計。當雙速電機用DCS分散集中控制考慮，在設(shè)計時首先要明確：
①合上1DL低速開關(guān)前，2DL、3DL均必須斷開、不能合上，否則合不上低速1DL開關(guān)。見圖9。
②合上2DL高速開關(guān)前，低速開關(guān)1DL必須先斷開，中性點開關(guān)3DL必須合上。見圖10、圖11。且要有防誤合2DL高速開關(guān)的功能。
③雙速電機低速運行時，高速開關(guān)2DL合不上，中性點開關(guān)3DL也合不上；雙速電機高速運行時，低速開關(guān)1DL合不上，中性點開關(guān)3DL也斷不開，即有防誤操作功能。見圖9、圖案10、圖案11可實現(xiàn)上述功能要求。
④對于跳閘二次控制回路也要有防誤操作功能，高速開關(guān)2DL沒有斷開，中性點開關(guān)3DL也斷不開，見圖11。
每臺雙速雙功率單繞組電機一、二次控制回路分別由高速開關(guān)柜、中性點開關(guān)柜、低速開關(guān)柜組成。
三、結(jié)論
總而言之，在進行具體設(shè)備施工、安裝圖設(shè)計時，要了解所選設(shè)備性能，熟悉設(shè)備說明書，方能有針對性的設(shè)計出一套行之有效的控制方案。否則，會發(fā)生差錯、事倍功半，給生產(chǎn)、制造、安裝、運行帶來不必要的麻煩及安全隱患和經(jīng)濟損失。