1、引言 　　輥道傳動最初采用單臺電機(jī)通過機(jī)械齒輪箱成組驅(qū)動多個(gè)輥?zhàn)雍髞戆l(fā)展為單臺電機(jī)不經(jīng)過齒輪箱直接驅(qū)動單輥的傳動方式,輥道傳動由一套調(diào)速裝置集中給多臺電機(jī)供電，每臺電機(jī)直接驅(qū)動單輥。如某熱軋廠精軋輥道采用西門子MASTERDRIVE 6SE70變頻器供電，采用VF控制或無速度編碼器的矢量控制。 　　2、輥道傳動的特點(diǎn) 　　1由于同一組輥道的速度一致，電機(jī)的速度也一致，可以進(jìn)行集中控制，但集中控制精度不高。 　　2由于每臺電機(jī)的性能不可能完全一致，每個(gè)工作棍磨損程度不同，以及傳送軋件不規(guī)則，都會導(dǎo)致部分電機(jī)的負(fù)荷比較大，部分電機(jī)的負(fù)荷比較小。由于調(diào)速裝置不能很精確地對每臺電機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，只能籠統(tǒng)地使總輸出電壓與電流提高，導(dǎo)致負(fù)荷輕的電機(jī)端電壓可能超過額定值，造成電機(jī)的絕緣劣化，特別會造成交流電機(jī)磁路飽和，電機(jī)電流增加，發(fā)熱增加。所以對每臺電機(jī)必須配置過載保護(hù)。 　　3當(dāng)開關(guān)箱至每臺電機(jī)的電纜長度不一致或電纜細(xì)時(shí)，由于線路壓降也會造成電機(jī)的端電壓不一致，從而造成部分電機(jī)的端電壓減少，輸出力矩下降，甚至堵轉(zhuǎn)，電機(jī)電流特別大。所以，對成組傳動裝置，要求電機(jī)的參數(shù)盡量一致，而且配置的電纜也要盡可能短。 　　4在傳送軋件時(shí)，軋件可能受堵，導(dǎo)致電機(jī)堵轉(zhuǎn)，為了避免輥?zhàn)佣罗D(zhuǎn)，要求電機(jī)與軋件之間打滑，即必須使電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩大于打滑轉(zhuǎn)矩。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，傳動裝置及電機(jī)都要有一定的過載能力。 　　5輥道電機(jī)一般離調(diào)速裝置的距離比較遠(yuǎn)，電纜很長，而現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，高溫、潮濕、腐蝕性氣體，導(dǎo)致電纜及電機(jī)的絕緣下降。另外，變頻器輸出電壓是PWM波形，當(dāng)電纜兩端阻抗不匹配時(shí)，會產(chǎn)生行波反射，在電機(jī)端電壓峰值可達(dá)到變頻器主回路直流電壓的兩倍，也會造成電機(jī)及電纜絕緣劣化。 　　6當(dāng)一套調(diào)速裝置帶數(shù)臺輥道電機(jī)時(shí)，為了保證調(diào)速裝置與電機(jī)的安全，在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行容量匹配計(jì)算與各級保護(hù)之間的匹配，避免誤動與拒動。 　　3、故障現(xiàn)象 　　某熱軋廠精軋GF17輥道共有19臺11kW的電機(jī)，每臺電機(jī)額定電流為18.5A，總額定電流為351.5A，變頻裝置的額定電流為560A，采用無速度編碼器的矢量控制，過載能力為136 1min。在變頻裝置輸出到每個(gè)電機(jī)之間各配置一只額定電流為100A開關(guān)，過載整定在28A，過流瞬動電流為1000A，短路分?jǐn)嗄芰��?0kA。所有開關(guān)集中安裝在一個(gè)開關(guān)箱內(nèi)，開關(guān)箱安裝在地下電纜溝內(nèi)。　　2006年8月24日，GF17輥道中的G124電動機(jī)開關(guān)跳電，現(xiàn)場人員至電纜溝開關(guān)箱送上G124開關(guān)，返回操作室后發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)又報(bào)G124電動機(jī)開關(guān)跳電，當(dāng)現(xiàn)場人員再次來到電纜溝時(shí)發(fā)現(xiàn)該開關(guān)已燒損，觸頭粘連，箱內(nèi)臨近的開關(guān)也有不同程度的燒損，G124電機(jī)電纜也燒壞，對G124電機(jī)進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)該電機(jī)接線柱由于銹蝕與松動，導(dǎo)致三相短路。故障處理與恢復(fù)時(shí)間大約為8h。 　　4、原因分析 　　4.1 無速度編碼器的矢量控制變頻器應(yīng)用在輥道傳動時(shí)必須注意的事項(xiàng) 　　變頻器采用無速度編碼器的矢量控制，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以省去測速裝置，控制精度比VF控制高，但這種方式應(yīng)用在輥道傳動時(shí)必須注意以下三點(diǎn)。 　　1最低運(yùn)行頻率不能低于1.8Hz，這種控制方式在低速時(shí)控制不穩(wěn)定。 　　2由于電機(jī)參數(shù)對采用無速度編碼器的矢量控制影響比較大，所以所帶電機(jī)的參數(shù)要盡量保持一致，特別要關(guān)注電纜阻抗，電機(jī)電阻等參數(shù)的自適應(yīng)。 　　3一般不可以在變頻器運(yùn)行過程中帶電合開關(guān)必須等變頻器停下來或變頻器輸出頻率低于10以下，才可以帶電合開關(guān)。 　　4.2 計(jì)算電機(jī)側(cè)短路時(shí)的電流大小 　　從電氣室到現(xiàn)場端子箱的長度大約為15m，這是一根150mm2的電纜，這根電纜的阻抗可以忽略不計(jì)�，F(xiàn)場端子箱到損壞電機(jī)的電纜6mm2長度大約為150m。首先計(jì)算現(xiàn)場端子箱到損壞電機(jī)的電纜電阻。 　　根據(jù)公式：R=ρ×ls 　　式中：銅的電阻率ρ在20℃時(shí)為0.0175Ωmm2m 　　l—導(dǎo)線長度m 　　s—導(dǎo)線截面積mm2。 　　每根導(dǎo)線電阻R=0.0175×1506=0.4375Ω，三相短路時(shí),對變頻器來說，輸出線路總電阻=0.4375Ω0.4375Ω=0.875Ω。由于西門子MASTERDRIVE 6SE70為交—直—交電壓型變頻器，電機(jī)額定電壓為500V，變頻器中間直流回路電壓為DC 650V，忽略IGBT的導(dǎo)通壓降，當(dāng)電機(jī)側(cè)發(fā)生短路時(shí)，短路電流=650V0.875Ω=742A。 　　4.3 故障原因分析 　　1從現(xiàn)場調(diào)查來看，該設(shè)備已運(yùn)行十多年，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，開關(guān)箱安裝在電纜溝內(nèi)，環(huán)境溫度高，造成開關(guān)性能下降。 　　2變頻器輸出是PWM脈沖波形，當(dāng)電纜兩端阻抗不匹配時(shí)，會產(chǎn)生行波反射，在電機(jī)端子側(cè)電壓峰值可能達(dá)到變頻器主回路直流電壓的兩倍，也會造成電機(jī)及電纜絕緣劣化。 　　3由于該開關(guān)的過載整定在28A，電機(jī)的額定電流為18.5A，大約為電機(jī)額定電流的150，遠(yuǎn)超過電機(jī)的額定電流。當(dāng)電機(jī)電纜由于銹蝕與松動，絕緣劣化，回路電流逐步增大，由于過載保護(hù)整定值偏大，延緩了開關(guān)保護(hù)跳閘時(shí)間，不能及時(shí)保護(hù)電纜與電機(jī)，導(dǎo)致電纜繼續(xù)發(fā)熱，直至絕緣擊穿。 　　4變頻器額定容量為500kVA，則變頻器額定電流為：=5001.7320.5=566A，變頻器過載能力為136 1min,過電流整定在1100A左右。當(dāng)G124電機(jī)發(fā)生短路時(shí),最大短路電流為742A,沒有達(dá)到變頻器的過電流動作值,變頻器不會有任何報(bào)警,變頻器繼續(xù)正常工作。 　　5G124電機(jī)的開關(guān)瞬動整定在1000A，則當(dāng)電機(jī)短路時(shí)，短路電流也沒有達(dá)到它的瞬動動作值，所以，該開關(guān)也不會立即跳閘。 　　6在第一次發(fā)生開關(guān)跳閘后，運(yùn)行人員沒有對電纜與電機(jī)進(jìn)行檢查,而是復(fù)位后立即合開關(guān)。此時(shí)電機(jī)側(cè)已發(fā)生短路,開關(guān)內(nèi)因流過大電流而發(fā)熱而地下電纜溝內(nèi)環(huán)境溫度高，開關(guān)箱內(nèi)溫度也很高，造成開關(guān)耐受能力和分?jǐn)嗄芰Σ粩嘞陆?當(dāng)開關(guān)無法耐受逐漸增大的故障電流時(shí)，開關(guān)內(nèi)部拉弧短路,波及臨近開關(guān),引起開關(guān)箱燒損,這是本次故障發(fā)生的間接原因。 　　4.4 對策 　　1由于變頻器過電流整定值是固定的，無法進(jìn)行調(diào)整但可以利用MASTERDRIVE 6SE70變頻器提供的自由功能塊,編制另一個(gè)過電流保護(hù)程序,該過電流整定在變頻器額定電流150。一旦負(fù)載電流超過變頻器額定電流的150時(shí),并且持續(xù)超過30s后,向上位機(jī)傳送過流報(bào)警信息,提醒操作人員注意如負(fù)載電流繼續(xù)超過變頻器額定電流的150,再延時(shí)30s變頻器停機(jī)。 　　2根據(jù)電機(jī)容量與實(shí)際負(fù)荷，對變頻器與低壓配電開關(guān)的過電流參數(shù)重新整定，調(diào)整開關(guān)瞬動電流整定值為700A，確保上下級保護(hù)匹配。 　　3完善崗位操作規(guī)程，一旦開關(guān)跳電，必須對該電機(jī)及其電纜進(jìn)行檢查，確認(rèn)正常后方可送電。 　　4建議把開關(guān)箱移到電氣室或采用強(qiáng)迫冷卻來降低開關(guān)箱內(nèi)溫度。 　　5定期對電機(jī)、電纜與輥道開關(guān)箱進(jìn)行檢查與維護(hù)保養(yǎng)。 　　5、結(jié)束語 　　對于輥道傳動，調(diào)速裝置、開關(guān)及電機(jī)的容量及過電流保護(hù)要匹配調(diào)速裝置與每臺電機(jī)之間要配置過載與短路保護(hù)，電機(jī)的型號、規(guī)格盡量一致