高壓電動機保護誤動原因分析

夏青霄

摘 要：白石水廠預處理廠的高壓電機是生產中最關鍵的設備，其運行的安全可靠性關系到整個生產運行的安全性。作為現代化水廠采用PLC遠程控制與就地控制兩種方式來控制電機的啟停。本文從電氣繼電保護角度對高壓電機的控制保護原理，差動保護，過負荷保護，過流、過壓保護等做了一些分析和解讀。

關鍵詞：高壓電機；異步電動機；繼電保護；差動保護誤動作；過負荷誤動作；過流過壓繼電器；電流互感器

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0176-01

白石水廠預處理廠的高壓電機是生產中最關鍵的設備，大功率水泵由高壓異步電動機拖動實現100米高差送水。電動機型號為YKOS2500-2，主要參數為10kV、1120kW。繼電保護設計裝設了過負荷保護、縱聯差動保護、低電壓保護、接地保護、過流保護等。在安裝調試及實際工作中曾出現差動保護誤動作，過負荷誤動作、過流、過壓等故障，下面分別分析介紹。

1 控制保護原理

白石水廠采用三臺定速一臺變頻電機，實現三用一備的工作模式。在高壓室一次線路中采用 ZN28-1000/10 型真空斷路器，控制電源采用220V直流電源。由蓄電池組通過直流控制屏供電。在機械室現場安裝小型控制柜，可以實現電機現場啟動。該柜與高壓柜之間通過轉換開關實現切換。將轉換開關置于就地位置即為現場啟動，置于遠控位置即為在高壓室操作啟動。同時通過端子與PLC控制單元相連，實現計算機在中控室的遠程操作。動作原理：按合閘按鈕，合閘線圈得電，斷路器合閘電機啟動；按分閘按鈕，分閘線圈得電，斷路器分閘電機停止。合閘指示燈既作合閘指示，又可監視合閘回路是否正常。分閘指示燈既作分閘指示，又可監視分閘回路是否正常（控制原理如圖1）。

2 繼電保護裝置的調試及故障排除

繼電保護裝置采用中科博微生產的BKD560.在調試及實際工作中曾出現差動、過負荷、過流、過壓誤動等故障，下面分別予以分析。

2.1 差動保護誤動作

差動用保護電流互感器均為LZX-10型，0.5級/D級，電流變比為75/5，D級是差動保護專用。其中TA4安裝在電動機現場，TA2安裝在高壓控制室，在啟動電機時是不應該出現跳閘現象的。經過進一步分析，問題的根本原因可能是電流互感器二次負載阻抗大小不平衡且都超過額定負載或整定值設定過低。我們知道LZX-10，75/5，D級電流互感器的額定二次負荷在cosΦ=0.8時，只有0.6Ω，超出此范圍就不準確。電流互感器負荷超過銘牌規定的阻抗值較多，引起了保護誤動作。這說明二次回路阻抗的大小很重要。我廠實際情況是電流互感器2TAa、2TAc與差動繼電器 KA5、KA6及KA1均裝于高壓室。TA2a、TA2c的二次到差動繼電器的距離很短，只有4米左右。此回路電阻：R2=2×ρL/S=2×0.0175×4÷2.5=0.056Ω。此電動機的額定電流為73A，起動電流為額定電流的5-6倍，則二次瞬時電流可達73×6/80=5.475A。串入差動繼電器的阻抗相差太大，流經差動繼電器的電流差值也大。故起動時，差動保護跳閘。為了解決這個問題，將高壓室內的電流互感器公共接地端與現場電機基礎內接地通過銅排連接在一起，使兩條線路阻抗基本平衡。適當調整整定值后故障解除。

2.2 過負荷保護誤動作

在調試中，發現的另一個問題是電動機空載運行時，一切正常，當逐漸增加負荷至85%左右額定負荷時，電動機的“過負荷”保護動作跳閘。檢查過負荷用電流繼電器的整定值，發現該整定值設置偏低。更改后再次啟動成功。

2.3 過壓保護誤動作

過電壓報警一般是出現在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。這是因為電動機在減速時，電動機轉子繞組切割旋轉磁場的速度加快，轉子的電動勢和電流增大，使電機處于發電狀態，回饋的能量通過逆變環節中與大功率開關管并聯的二極管流向直流環節，使直流母線電壓升高所致，所以我們應該著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，檢查后更換放電電阻后故障解除。

2.4 過流保護誤動作

過流是電動機報警最為頻繁的現象。（1）重新啟動時，轉速上升就跳閘。這是過電流十分嚴重的現象。主要原因有負載短路，機械部位有卡住；逆變模塊損壞；電動機的轉矩過小等現象引起。（2）合閘上電就跳，這種現象一般不能復位，主要原因有整流模塊損壞、驅動電路損壞、電流檢測電路損壞等。（3）重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時，主要原因有加速時間設置太短、電流上限設置太小、轉矩補償（VF）設定較高。經檢查為電流保護上限設定值較低。修改后故障解除。

3 結語

白石預處理廠的電動機于2009年安裝調試好后，運行一直正常。作為水廠最大功率的電動機，是水廠生產的關鍵設備。我們從電氣繼電保護的角度進行了分析。因此為了消除隱患，保證機組的正常運行。繼電保護工作要細心，對檢修質量要嚴格把關和加強對電機運行的全方位管理，實現平穩、安全、高效、長周期運行。

參考文獻：

[1]王維儉，主編.《電力系統繼電保護基本原理》.清華大學出版社.