火电厂循环水泵双速电机不能自动控制的案例设计分析

循环水泵电机系统是火电厂很重要的一个子系统，当循环水泵电机设备方案选定后，在进行具体施工安装图设计时，要了解所选设备性能，熟悉设备说明书，方能有针对性的设计出一套可行、可用、可靠的控制方案。否则会发生差错，事倍功半，给生产、制造、安装、运行带来不必要的麻烦及安全隐患和经济损失。
二、案例
（一）可行的设计方案
例如：河南省某新建2×135MW热电联产火电厂工程，循环水泵系统设计比较充分考虑了运行期节约二次能源，提高综合经济效益的措施，把过去常规的每台发电机组配两台单功率、单速相同型号规格的循环水泵电机(6kV、710kW、593转/分)改为一台单功率、单速、高压循环水泵电机(6kV、710kW、593转/分)，另一台为双功率、双速、单绕组、高压循环水泵电机(6kV、710/450kW、593/495转/分、2Y/△、10/12)，采用在集中控制室用DCS集中控制的节能控制方案。
（二）误解的设计
设计人员设计时，由于某种原因未能了解设备性能、熟悉设备说明，把双速、双功率、单绕组、高压电机误解为双绕组的双速电机。把双速6kV高压电机一次主接线错误设计为图1，也造成了二次控制原理图出错误。一旦投运将带来严重安全隐患。
（三）不良的后果
由于设计人员的误解，设计6kV高压开关柜为2面，实际应为3面柜，使每台双速水泵电机6kV高压开关柜订货时均少订一台。经过几个月设备厂家生产，循环水泵电机已到货并按图纸(两台机组)安装到位。四面6kV高压真空开关柜也已到货并安装到位。一次高压电缆及二次控制电缆也已放到位。接线时，施工安装单位未看设备厂家说明，也未与施工安装图纸进行核实，下结论电机厂家把双速双功率高压循环水泵电机发错。其实循环水泵电机厂家发来的是双速双功率单绕组6kV高压电机，且也符合合同技术要求。
（四）设计错误的分析
单速高压电机的接线盒出线只有U2、V2、W2三个，另外的三个接线端子U1、V1、W1已在电机内部按2Y接线已接好。
双速电机接线盒见图2。
U1、V1、W1被一段铜板短接，U2、V2、W2接电源，相当于2Y中性点接线，此实际接线盒接法是双速电机在高速运行时的一次主接线方法。如图3所示。
　当在时，U1、V1、W1接6kV电源，U2、V2、W2应断开，定子绕组相当于一个△接法，见图4。其实到货型号为YKSLD560-10/12的电机﹙功率:710/450kW，接法:2Y/△，转速:593/495r/Min，定子电压:6kV，定子电流:92.8/68A，功率因素:cosΦ=0.8/0.7﹚是双速双功率单绕组高压电机，高低速转换时定子接线相当于一个2Y/△转换，并非一个真正意义上的Y/△转换。设计人员设计时，用两面开关柜是不能实现高低速运行的，见图1。
①当k高2DL断开，k低1DL合上时，只能实现低速运行。见图4。
②当k高2DL合闸、k低1DL断开时，依产品说明书电机不能高速也不能低速运行，原因是内部接线形成的旋转磁场相互抵消，电机不会转动。
③当k高2DL、k低1DL均合上时，见图5，双速电机定子绕组接线相当于U2、U1合为一点，V2、V1合为一点，W2、W1合为一点，即可能过电压，过电流烧坏电机，不能实现高速运行，，此时定子线圈U2U1-V2V1，V2V1-W2W1，W2W1-U1U2上的电压提高一倍，阻抗减少一倍，与电机厂说明要求不相符。这种型号的双速电机定子内部接线生产厂家是以技术保密不公开的。
当双速电机采用图6一次主接线，也不能双速运行，只能实现电机高速运行。
①当k高2DL，K低1DL均合上时，双速电机可以高速运行，见图3。此时接线符合厂家说明书要求。
②当K高2DL合上、K低1DL断开时，虽然从图7上看双速电机定子接线也相当于一个△接法，但双速电机不能运转。因为定子线圈中的旋转磁场互相抵消不能实现低速运转（这种型号的双速电机定子内部线圈接线是特种的10/12磁极转换接线并非真正意义上的Y/△转换）。
（五）设计正确的一次主接线分析
正确的双速电机一次主接线如图8所示：
K高2DL是高速运行开关；K低1DL是低速运行开关；K中3DL是2Y/△高、低速中性点转换开关。
高、低速转换即10/12极磁极对数转换，﹙相当于2Y/△转换﹚应在中性点高压开关柜中完成。
①当K高2DL，K中3DL均合上，K低1DL断开时可实现高速运行（10极电机）。见图3。
②当K高2DL，K中3DL均断开，K低1DL合上时可实现双速电机低速运行（12极电机）。见图4。
（六）二次控制回路方案设计分析
由于双速双功率电机一次回路控制方案设计的错误，导致双速双功率电机二次回路控制方案设计图纸也是错误的。
在双速双功率单绕组高压电机一次控制回路方案按图8正确确定后，就要对二次控制回路方案设计。当双速电机用DCS分散集中控制考虑，在设计时首先要明确：
①合上1DL低速开关前，2DL、3DL均必须断开、不能合上，否则合不上低速1DL开关。见图9。
②合上2DL高速开关前，低速开关1DL必须先断开，中性点开关3DL必须合上。见图10、图11。且要有防误合2DL高速开关的功能。
③双速电机低速运行时，高速开关2DL合不上，中性点开关3DL也合不上；双速电机高速运行时，低速开关1DL合不上，中性点开关3DL也断不开，即有防误操作功能。见图9、图案10、图案11可实现上述功能要求。
④对于跳闸二次控制回路也要有防误操作功能，高速开关2DL没有断开，中性点开关3DL也断不开，见图11。
每台双速双功率单绕组电机一、二次控制回路分别由高速开关柜、中性点开关柜、低速开关柜组成。
三、结论
总而言之，在进行具体设备施工、安装图设计时，要了解所选设备性能，熟悉设备说明书，方能有针对性的设计出一套行之有效的控制方案。否则，会发生差错、事倍功半，给生产、制造、安装、运行带来不必要的麻烦及安全隐患和经济损失。