四会市水利水电工程质量监督站
摘要：水利设施的快速发展，同时带动了电动机的发展。电动机的安全运行，关系着整个电排站的运行状况。保证电排站电动机的安全运行，是实现电排站顺利运行的非常重要的其他前提。本文通过对电排站电动机低电压运行的危害状况，并进一步电排站电动机低电压运行的危害的原因，深入分析其影响因素并针对性的提出相应的电排站电动机低电压运行的危害具体的防治措施，以期为电排站电动机低电压运行的危害防治领域或同行提供可借鉴的意义。
关键词：电排站电动机；低电压运行；危害分析；防治措施
1、引言
电排站的建设，促进了现代水利实施领域的发展。在电排站中，电动机起着非常重要的作用，其安全运行是整个电排站顺利运行的前提。电排站通常利用电动机来带动水泵的运转，而采用的电动机主要是三相异步电动机。该类型的电动机与同步电动机相比，具有更加简单的结构、低廉的价格以及耐用性较强的等特点。但是，三相异步电动机也存在功率低、启动时电流较大且会电网造成干扰的劣势，尤其当用电高峰时段，整个电网的电压处于较低状态，因此，部分电排站的电动机就不能启动或者造成跳闸现象。电排站电动机低压运行会存在电压低而带不动负荷，进而导致电动机过载以及过热状况，这将严重影响电动机的寿命。据不完全统计，部分小型电排站在用电高峰期电动机低压运行比率超过一半，甚至小部分电排站的电动机出现无法启动和跳闸的情况[1]。因此，对于电排站电动机低电压运行的危害，必须要逐渐重视，并对其危害进行深入分析，了解其中的原因，最终提出科学合理的防治对策，保证电动机的安全运行，进而保障整个电排站的顺利运转。
2、电排站电动机在低电压状态下运行的危害分析
对于电动机在低压状态下运行，会导致电动机的最大和启动转矩下降，过载能力和启动能力均会下降以及电流明显增大，如果长期处于过载情况，将会严重危害电动机的正常使用，甚至发生烧毁。
2.1 电动机最大以及启动转矩下降
参照三相异步电动机的原理，电动机的最大电磁转矩（Tm）和启动转矩（Tst）的计算公式[2]可以表示为：
其中m1表示定子绕组相数，p为极对数；U1为电源电压，f1为电源频率，rl表示定子电阻，x1表示为定子漏电抗；x2’表示为转子的漏电抗； 
中的+表示为电动，-是指发电。
因此，从计算公式可以看出，电动机的最大（Tm）和启动转矩（Tst）与电压存在着极大的关联，即最大转矩和启动转矩随着电压的降低而减小。低电压运行电动机，会导致电动机的最大以及启动转矩发生明显的下降。
2.2 电动机低电压运行造成电流增大
对于电动机低电压运行，依据电磁转矩的功率和转矩两者之间的平衡关系，可以推导出一下公式：
（3）
其中PM 表示为转子的电磁功率；
表示为电动机转子的角速度；I2’ 表示为转子电流；n1是指转子的转速。
从计算公式可以看出，电动机在低电压运行时，转差率s增大，为了平衡电磁转矩的功率和转矩的关系，必然也要随之增加，I2’ 必然会增大，而相应的电动机电流也会随着其增大而增大。因此，电动机在此时必须卸载停机，若电流长期大于额定值会极大地损害电动机的运行寿命，甚至烧毁电动机。
3、电排站电动机低电压运行的危害防治对策
对于电排站电动机低电压运行的危害防治，可以采取不同的措施来避免电动机在低电压运行，包括提高电力来源的质量、改进电动机的启动方式、加强电动机的无功补偿、优化负荷分配、完善保护装置以及错峰运行和加强维护等措施。
3.1 提高电力来源的质量
电排站要解决电动机在低电压运行的状况，需要从根本上改善电排站电力来源的质量，积极和当地的供电单位进行协商，对电力来源进行优化改造并且实现增容。对于有足够条件的地区，可以考虑采用双源供电，协调新电源直接从变电站引入到电排站，使得电排站的电动机专线专用。电排站的电源电压如能维持在10×（1士5％）kV区间内，这会极大的改善电动机的启动和运行，同时也会改善水泵的整体运转[3]。另一方面，电排站还应当综合考虑到线路的压降，采取各种措施来减少压降，这可以通过减小电排站电动机与电源变压器的距离以及增大线路的电线直径，以便于降低线路的压降损耗。
3.2 改进电动机的启动方式
对于电动机而言，其启动方式主要分为直接、降压、软启动和变频启动四种方式。而电排站通常采用的电动机正常启动时其电流远远高于其额定电流，启动转矩也能够达到额定值的1.2-2倍，因此电动机启动时对电网的干扰很大，而变压器的负载率超过百分之三十时，该电动机不允许启动，否则会严重损坏变压器。传统的降压启动方式在电动机启动时仍然会对电网产生一定程度上的干扰，启动也不够平稳。而软启动作为一种利用电子进行控制的降压启动模式，其存在启动时电流较小以及启动平滑等特点，并且其在启动时对电网的干扰小。软启动的成本相比于降压启动，要高一些但并不是很多。变频启动方式相比于直接启动、降压启动以及软启动等方式，具有更大的优势，其可以限制电动机的启动电动从而使其不超过额定电流，同时还具有更大的启动转矩，并且变频启动方式的节能效果突出，但是费用比较高。
3.3 加强无功补偿
针对电排站采用的电动机的特点，可以通过对电动机进行无功功率的补偿，以此来提高电动机的功率因素，从而达到压降减小的目的。功率补偿是在电排站电动机和变压器两者之间低压的一侧并联一个电容来进行功率补偿。无功补偿装置经历过多次迭代，在最早期的产品存在无法实现连续可控、补偿不够或者太多等缺点，而最新的产品已经能够实现连续可控、自动追踪的优势，并且新产品的损耗很低，维护更加简便，缺点就是价格昂贵[4]。
3.4 优化负荷分配
电排站电动机的运行，应当尽可能的对负荷进行合理分配，要控制电动机端电压不能比额定电压低5%。为实现这一目的，首先可以通过降低水泵的负荷，减小水泵的安装角度来控制负荷；其次，安装变频器，依据具体情况来优化转速；最后，在电排站配备一些大功率的电动机。
3.5 完善保护装置
在电动机端，通过安装低电压和过载保护设备来保护电排站电动机。例如在电动机安装欠压脱扣器和热继保护装置可以在电压低于电动机额定电压的75%时，切断电源；在电流过载时切断电源达到保护电动机的目的。
3.6 错峰运行。加强维护
最后，还可以通过错开用电高峰时段进行电排站的作业，比如在夜晚用电少的时段，或者与该地区用电量较大的企业单位进行协商，分时段开启用电量大的设备，以避免同时启动工作而对电网电压造成干扰。另外，电排站的工作人员用哪个及时按期对水泵和电动机进行维护保养，对于电动机异常情况进行及时修复和故障排除，进一步保障电动机的运行状况。
4、结论
电排站电动机低电压运行的危害防治是一项复杂的工程，其对电动机的危害很大，需要进行科学合理的对产生的具体危害的原因进行分析和研究。本文通过对低电压电动机运行下的危害情况进行分析，并系统地探究其危害产生的原因，最终提出有针对性的低电压运行的治理措施，从而有效实现低电压下电动机的运行的危害防治，保障电排站电动机的安全运行，以便于为电排站电动机低电压运行防治领域提供可借鉴的意义。
参考文献：
[1]伍春生.农村电力排灌站电动机在低电压下运行的情况分析及解决办法[J].江西水利科技，2003，29（4）：248-250.
[2]关志峰.水利排灌站电动机低电压运行的危害与处理措施[J].科技与企业，2014（3）：220-220.
[3]许渊.电力排灌站电动机低电压运行的状况分析及解决办法[J].中国科技信息，2012（8）：130-130.
[4]陈荷林.水电站低水头、低负荷运行工况的危害分析及对策[J].江西水利科技，2005，31（4）：242-243.
论文作者:邹金球
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/3
标签：电动机论文; 转矩论文; 低电压论文; 电压论文; 电流论文; 功率论文; 负荷论文; 《基层建设》2019年第11期论文;