[分享]桥架烧蚀实例分析与处理(图文结合)

发表于2020-04-08     34人浏览     1人跟帖     总热度:197  

桥架烧蚀实例

    某项目冷冻机房内的电缆桥架有烧蚀和喷漆脱落等现象发生,高亮红色的烧蚀情况出现在冷冻机启动时刻,同时伴有少量火花并很快消退,如图1所示,故障点位全部都发生在桥架拼缝处,如图2所示。


    现场用钳形表检测,在1#冷冻机(输入功率467 kW)启动时,最不利处的桥架接地跨接线处有最高20 A的电流通过,随后逐步降低并稳定在2 A左右。用红外测温仪测试,故障点桥架温度在1#冷冻机组启动时达到122 ℃,随后逐渐降低,最终维持在43 ℃ 左右。

    数据表明,10 A左右的电流能让0. 7 mm的铁丝红热,桥架拼缝处因锈蚀、污染、搭接等因素,造成局部电阻较大,当电流流过此处时,会产生较大热量使该部位红热,有很大的火灾安全隐患。较大的剩余电流通过桥架流入接地端时,在桥架拼缝处出现烧蚀现象。为了查明具体原因,进行了排查,并逐个试验和论证。



原因分析

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设备故障或线路绝缘破损,出现不完全接地的故障

    因故障现象仅发生在1#冷冻机启动和运行时刻,将1#冷冻机启动柜打开检测,拆开各相电缆,用电桥、摇表、电流表等监测装置对1#冷冻机做了详细监测。市电线电压正常(390 V),设备供电电缆相对地电阻为无穷大,接地线及桥架接地良好,均为0 Ω,电机各相对地及相间电阻也均为无穷大,电机三相直流电阻分别为1. 285 Ω、1. 347 Ω、1. 366 Ω。

根据电机三相直流电阻不平衡度计算公式:

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    从检测数据来看,线缆和设备的参数基本正常,1#冷冻机组的三相直流电阻不平衡度为3. 58 %,在企业标准的5 % 以内,Q / CSG 114002 - 2011《电力设备预防性试验规程》中也未对低压电动机的绕组直流电阻作明确规定,此项数据也不足以证明设备故障。因此,“设备故障或线路绝缘破损,出现不完全接地的故障”的想法不成立

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桥架因单芯电缆电流磁通矢量和不为零,感应出桥架地线电流

    根据楞次定律描述,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化,说明两件事情:① 必须要有磁通量变化;② 感应电流方向与引起磁通量变化的电流(单芯电缆)方向相反。本项目仅1#与2#两台冷冻机采用单芯电缆供电,且所有单芯电缆(含相线、中性线和接地线)都敷设在同一桥架内,线缆未完全按三相品字绑扎。
检查发现:

a. 冷冻机启动时桥架抖动明显,机组进入正常运行后,桥架抖动减轻并稳定,桥架噪音发生在机房外地下室桥架中段位置(机房内因设备运行噪音太大,无法准确判断)。将问题处桥架盖板打开后,噪音消失,可以判定,桥架内的单芯电缆产生的磁通量矢量和不为零,造成桥架因磁力而变形,并随交流电频率进行震动产生噪音。

b. 烧蚀点主要发生在冷冻机房内的图3所示圆圈位置,并以1#冷冻机为中心向四周扩散,在1#冷冻机组启动时烧蚀最为明显并伴有火花。而2#冷冻机(与1#冷冻机组同型号)启动和运行时,无烧蚀现象发生。从平面图中可见,桥架地线电流不仅仅局限在单芯电缆敷设的位置,在一些仅有多芯电缆敷设的桥架处,也有烧蚀痕迹。这与楞次定律要求的磁通量变化不一致。
因此,“桥架因单芯电缆电流磁通矢量和不为零,感应出桥架地线电流”的想法也不成立

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电动机三相电流不平衡,在电机外壳上产生感应电流

对比两台冷冻机组,发现1#冷冻机A相电流相对其他两相有明显偏差,其数值如图4所示。

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根据电流三相不平衡度计算公式:

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计算出1#冷冻机三相电流不平衡度为8. 9 %,此数据小于企业标准的10 %。
为了弄清故障现象是否由此产生,采用下述方法进行排查:

a. 对比1#冷冻机组与2#冷冻机组,确认它们的型号、线路、接地方式、设备启动方式均相同,仅1#冷冻机运行时,三相电流平衡度较差,有故障现象发生。2#冷冻机启动和运行时,三相电流平衡度很好(三相电流最大值与最小值偏差仅为7A),一切正常。

b. 将桥架与1#冷冻机组启动柜脱开,设备运行时,桥架故障电流消失,机组外壳也未检测到电压存在。

c. 检查发现,机组外壳接地端未做局部等电位连接,也未与PE线有直接连接,如图5所示。采用临时接地线将其接地后,桥架故障电流消失。
    以上排查内容不难看出,故障电流来源于1#冷冻机。笔者认为,此机组三相电流不平衡度达到警戒值范围。因电机接线为三相四线(无中性线),启动方式为星 — 三角模式,当三相电流不平衡时,不平衡电流通过耦合的方式在电机外壳上产生感应电流。再者,机组外壳未与PE线直接连接,但又与机组自带的启动柜自连接,导致感应电流流向启动柜外壁,再沿桥架找到距离大地最近的地方(电阻最小)流走。因此,桥架上的电流以1#冷冻机为中心,向四周释放感应电流。电机采用星 — 三角启动方式,启动时线路电流是正常运行电流3 ~ 4倍,产生的感应电流也在此时达到峰值,造成桥架高电阻位置红热高亮,从而引起桥架拼缝烧蚀。因此,“电动机三相电流不平衡,在电机外壳上产生感应电流”的想法成立


处理过程

a. 要求厂家彻查并改善可疑机组现况,确保电机与负载接驳情况良好,排查定子绕组是否有匝间短路、局部接地、断路、受潮漏电等情况,妥善解决电机三相直流电阻不平衡及三相电流不平衡问题,要求1#冷冻机组相关参数值与2#冷冻机组接近,并保证设备正常运行。

b. 查验并完善机房内所有电气装置外露可导电部分接地状况,保证各处与PE线可靠连接(含机组设备与其自带的启动柜),提高断路器的保护灵敏度。再将机房内所有设备、管道、配电箱、控制箱、结构钢筋等位置设置局部等电位连接,保障室内人身安全。

c. 定期检查设备运行状况,特殊设备重点关注,记录不良情况,尽早发现问题并及时处理。

在完成上述3项工作后,桥架拼缝处烧蚀现象消失,现场设备运行恢复正常。


结论

    根据消防部门的统计,在全国的火灾事故中,电气火灾约占1 / 3,可见电气设备或线路出现故障火灾的风险非常高。
    在排查和解决故障时又会遇到诸多问题:大型设备停电维修会造成经济损失,联动设备较多频繁启停操作会损坏设备,线路复杂多样无法理清,故障点隐蔽且时有时无等,这些都为排查故障带来巨大的困难和阻力。如果问题无法得到及时处理,设备将长期带病运行,故障点会因恶性循环而扩散,最终导致无法挽回的后果。
    因此,一定要重视电气异常现象,当问题出现后,就需要立刻开展行动,收集更多的资料,采用科学的方法逐一分析、勘验和总结,最终解决问题。另外,为了减少设备后期维护和检修,必须在设计、施工、验收时按规范严格执行,并在设备调试阶段,多方面观察设备运行状况以及对周边事物的影响,一定要做到问题的提前预防、早期发现、及时处理,避免或减少损失。






本帖内容作者为张能
来源于《建筑电气》杂志,版权归其所有
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 发表于2020-04-08   |  只看该作者      

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