我公司有多臺10kV/500kW高壓電動機，高壓電動機帶動輸油泵實現原油的管道密閉輸送。為了限制電動機起動電流，減少對電網的沖擊，配套使用了高壓液態軟起動裝置。

液態軟起動裝置由兩臺高壓真空接觸器、液體電阻以及PLC控制系統組成。電動機起動過程中，在電動機定子回路串接液體電阻，起動電流在液體電阻上將產生電壓降，降低了電動機定子繞組上的電壓，起動電流也得到減小，從而達到對電動機降壓限流的目的。

電氣原理如圖1所示。液體電阻串接在高壓斷路器和電動機之間，采用星形接法。液體電阻由相互絕緣的三個絕緣箱體構成，每個箱體內部分別盛有按照要求配置的電解液并裝有一組相對獨立的導電電極板，一動一靜，動極板通過柜體上部的傳動機構及控制系統控制運行。

起動時，高壓真空接觸器KM2首先閉合，將液態電阻Rs串入電動機定子回路，同時柜頂部的傳動機構帶動動極板開始向靜極板勻速接近，起動瞬間，動靜極板間距最大，因此Rs最大。

隨著電動機的轉速的上升，動靜極板間距逐漸接近，液體電阻均勻減小，電動機轉速接近正常轉速后，真空接觸器KM1閉合，真空接觸器KM2斷開，液體電阻脫離電源系統，起動過程完成，電動機進入正常運行狀態。

液態軟起動裝置結構簡單，造價低廉，并能有效降低起動電流，在工礦企業得到了廣泛的應用。但我公司的3#高壓電動機自安裝之后，每次起動十幾秒鐘后高壓斷路器都報速斷保護動作而跳閘，致使電動機起動失敗，給安全生產帶來嚴重影響。

為此，公司成立了技術小組，對故障原因進行了全面的分析排查。

1 故障原因分析

1.1 繼電保護定值檢查及保護裝置校驗

保護定值整定人員對該電機保護速斷定值重新進行核算。同時與我公司其他同型號電機速斷定值進行核對，保護定值設定正確，因此可以排除保護定值設定不當的因素。

保護試驗人員對微機保護裝置進行了校驗，證明系統速斷保護動作正常，可以排除保護誤動作因素。

圖1 電氣原理圖

1.2 電動機及電纜故障排查

使用2500V兆歐表測試電動機及電纜絕緣電阻，均在300MΩ以上。可以排除因電動機及電纜絕緣缺陷造成速斷保護動作的因素。

1.3 液態軟起動柜故障排查

經檢查起動柜內部接線正確。經測試，在不送高壓電源情況下，起動柜內部接觸器KM1、KM2的投切正常，極板動作亦正常。

1.4 液體電阻阻值測試

使用交流伏安法對液體電阻的阻值進行了測試，阻值滿足廠家技術文件的要求，可以實現有效抑制起動電流的要求。

1.5 原油運輸工藝流程故障排查

經詢問操作人員，起動時嚴格按照操作規程進行操作，起動前盤泵很輕松，亦不存在帶載起動和管線憋壓現象。

造成電動機起動失敗的原因到底是什么呢？技術人員對速斷保護跳閘過程又進行仔細分析，發現每次速斷保護動作導致起動失敗，并不是發生在起動瞬間，而是發生在起動過程已經進行了十幾秒，起動柜內接觸器KM1、KM2完成切換的瞬間。會不會是起動柜接觸器KM1、KM2切換太早了呢？技術人員調出了PLC內部程序片段，如圖二所示。

圖2 電機起動控制梯形圖片段

通過定時器T53可知，程序設定的KM1、KM2切換即起動時間為15秒（150乘以100ms）。經了解，在起動柜安裝時，電動機以及輸油泵還未安裝到位，因此整體的系統調試并未進行，也就是說PLC程序給定的起動時間是出廠默認值，并未根據現場的實際情況進行調整。

技術人員嘗試將起動時間改為20秒，再一次起動電動機，電動機實現了正常起動。實際上電動機約在18秒時起動就接近完成了（可以通過觀察起動柜上的指針電流表的顯示情況進行驗證，起動瞬間電流表指針沖高，約18秒后電流表指針回落，20秒完成切換，起動完成，運行正常）。

2 結論

通過多方排查，電動機起動失敗的原因可歸結為起動柜PLC程序設定的起動時間不足。電動機T型等效電路圖如圖3所示。

由圖可知，電動機的起動瞬間，由于轉差率S很大約為1，因此整個回路的阻抗很小，這就是電動機直接起動電流可以達到額定電流4～７倍的原因。本例中由于起動時在回路中串入可變液態電阻Rs，可以起到限制起動電流的作用，防止出現速斷或者過流保護動作。

但由于PLC系統設置的起動時間不夠(僅有15S，大型電動機的起動時間往往很長)，當起動柜強制切換時，Rs被短接，此時轉差率S仍然較大，回路阻抗突然變小，從而導致回路電流激增，造成斷路器速斷保護跳閘，致使電動機起動失敗。

圖3 電動機T型等效電路圖

3 結語

（1）電動機起動的失敗的原因有很多，要認真逐一進行排查，直至找到真正原因。

（2）大型電動機的起動多由PLC、晶閘管、變頻器進行控制，這些部件以及內部程序程序也是故障排查的重要環節。

（3）電動機的起動時間和最大可能的起動電流要根據電機的結構、參數以及現場的實際情況進行測算，并在現場調試的時候，設定好各項系統參數，確保電動機正常起動。

本文編自《電氣技術》，標題為“高壓電動機液態軟起動裝置起動失敗的原因分析”，作者為時文婷、黃長明 等。