高壓電動機差動保護誤動原因分析

凌艷，劉杰

(咸寧供電公司，湖北 咸寧 437100)

高壓電動機差動保護誤動原因分析

凌艷，劉杰

(咸寧供電公司，湖北 咸寧 437100)

對高壓電動機差動保護誤動的原因進行分析，并提出解決方法。

電動機;差動保護;誤動;分析

1 引言

WCZ-3型微機電動機差動保護用于大型(2000kV)電動機內部短路保護，與WDZ-3型微機電動機綜合保護共同構成大型電動機的全套就地保護。某電廠注水泵電動機改采用該保護裝置后，在安裝調試時發生差動保護誤動作的故障，下面對此做具體分析。

2 差動保護誤動基本原理

電動機保護由WDZ-3型微機電動機綜合保護和WCZ-3型微機電動機差動保護共同構成。裝置的工作原理為:首先通過電流互感器信號調整電路將電動機端電流I1和中性點電流I2轉換為對應的電壓信號并送至A/D轉換單元，進行轉換主控單元將各通道數據讀入，經運算得到:I2=(I1+I2)/2和Id=|I1－I2|裝置的動作判據為:

式中:Iset為差動保護最小動作電流;K為比率制動系數。當式(3)～(4)同時滿足時，出口繼電器、信號繼電器動作，并留下就地的自保持信號。其動作曲線如圖1所示。在電動機啟動時，為躲開啟動瞬間的暫態峰值電流，軟件設置了一小段延時。

圖1 電動機比率差動保護特性

3 差動保護誤動原因分析

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400/5，D級是差動保護專用。差動繼電器動作電流整定值為5A。第一次起動時，為了調試方便，在確認互感器極性正確，電機沒有異常后，退出差動保護，起動電機，電動機起動成功。但電機起動期間，“CT斷線”信號燈亮，起動完后，信號燈熄滅。CT斷線整定電流為0.625A。說明起動時回路有大于0.625A的差電流流過，而“CT斷線”只發預告信號，不會使回路跳閘。此次起動是退出差動保護起動的，這樣就不能滿足電動機的保護要求?；芈反嬖诓铍娏魇强隙ǖ?，這個差流從哪里來?停機后經過仔細檢查，確認實際接線完全符合設計要求極性也正確，投入差動保護，再次起動，差動瞬間跳閘，這究竟是什么原因呢?從保護原理上保護是完整的，檢查過電動機一次系統無異常，二次接線無異常，校驗過差動繼電器也正常。但在電動機試轉時差動保護不能可靠躲過啟動過程，誤動表現在差動保護啟動發信但未出口及直接誤動跳閘。經過分析發現在該發電廠，電動機的裝設位置距離開關室比較遠，差動保護采用的兩組容量相同電流互感器，一組裝于6kV開關室的開關柜內，另一組裝于電動機本體內三相繞組中性點處，差動保護裝置安裝在開關柜上。連接開關柜內電流互感器二次電纜長度很短只有3m，而連接性點處的電流互感器的二次電纜很長有近200m。電流互感器二次電纜均采用截面積為2.5mm的銅芯電纜，如果中性點處電流互感器二次電纜過長時，線路的電阻就會增大，使電流互感器二次負荷超過其額定負荷，致使電流互感器誤差增大，導致差動保護誤動作。

具體分具體分析如下:分析之前，需要先清楚電流互感器10%誤差曲線的含義。如圖2所示，該曲線為LZX-10、400/5、D級電流互感器10%誤差曲線，該曲線表示的是在比值誤差fi(%)=10%時，一次電流倍數m與二次負荷Z2en的關系曲線。理論分析證明，按10%選擇電流互感器即能滿足繼電保護的靈敏性和選擇性要求。

圖2 LZX-10型電流互感器10%倍數曲線(D級)

該曲線的使用方法是:首先計算一次側電流倍數m，然后從10%誤差曲線上找出與m對應的二次負荷Z2en，當實際二次負荷阻抗小于Z2en時，即保證所選用的電流互感器誤差小于10%。

電流互感器的二次負荷可用下式計算:

式中:Krc繼電器的接線系數;Zr繼電器線圈阻抗(Ω);Klc連接導線的連線系數;Zl連接導線的阻抗(Ω);Zt接觸電阻，一般約為0.05～0.1Ω。兩相星形接線方式

繼電器繞組的阻抗很小，大約為0.04Ω即Zr=0.04Ω;接觸電阻可按0.1Ω 計算，即Zt=0.1Ω，如果按照電動機的啟動電流為其額定電流的(6～8)取6倍計算，從圖2電流互感器10%倍數曲線可以看出，6倍電流值的二次負荷不應該大于2.5Ω將上述數值代人公式(6)，可算出Zl=1.36Ω也就是連接導線電阻Zl≤1.36Ω才能滿足電流互感器二次負荷的要求。按照銅的電阻率為1.75×10－2Ω·m、電纜芯截面積為2.5mm2，通過計算電阻的公式可得到電纜長度:L=RS/2ρ=ZlS/2ρ=1.36×2.5÷2÷0.0175=97m。就是說連接電流互感器的二次電纜的長度超過97m時，電流互感器實際二次負荷就會超過電流互感器10%誤差曲線對應的二次負荷Z2en，導致電流互感器誤差大于10%。實際連接中性點處電流互感器二次電纜長度有近200m遠遠大于97m，說明中性點處電流互感器的二次電流就超差。而連接開關柜內的電流互感器的二次電纜很短只有3m，在電流互感器二次負荷允許范圍內，該電流互感器的二次電流就不超差。一個誤差大，一個指示正確，導致流過繼電器的電流差值過大，造成差動保護誤動作。正常情況下，二次負荷計算公式為:

4 差動保護誤動解決方法

針對電動機啟動過程中差動保護誤動的原因:由于電流互感器二次負載不均，且中性點側電流互感器過飽和而開關柜側電流互感器未飽和而產生不平衡電流引起?？刹捎锰岣卟顒觿幼麟娏骱筒顒又苿酉禂祦矶氵^，但這樣會降低保護在正常工作時的靈敏度，且該方法也不可靠。電動機啟動中的電流暫態過程復雜，并和啟動時電動機條件有很大關系，兼顧靈敏度的情況下，即使提高差動動作電流和差動制動系數，也不一定能可靠躲過啟動過程。所以最實際可行的方法是降低電動機中性點側電流互感器的二次阻抗。從公式(5)中可以看到電流互感器的二次回路阻抗主要由三部分組成，分別是繼電器線圈的阻抗、連接導線的阻抗和接觸電阻，一般可以采用三種方法解決:

(1)加大電流回路電纜截面，減小Z1;

(2)改變電流互感器二次回路接線方式，從而改變接線系數;

(3)選用二次多繞組的電流互感器，將保護繼電器分攤在不同的二次繞組或將兩個二次繞組串聯使用。

相比保護裝置的阻抗和二次接觸電阻，電流互感器的二次負載可以認為主要都取決于二次電纜的阻抗，減小二次電纜的阻抗就可以有效減小二次回路總的阻抗。采用上述的第一種方法，增大電流回路的電纜截面積。用一根備用電纜芯分別與原來的中性點電流互感器二次連接線并聯使用，將原來的連接導線阻抗減小一半，大大減小了二次回路的阻抗。經過多次啟動試驗及以后的實際運行，差動保護未再出現誤動情況，問題得以圓滿解決。

［1］ 尹項根，曾克娥．電力系統繼電保護原理與應用［M］．武漢:華中科技大學出版社，2001．

［2］ 毛錦慶，趙自剛，馬杰，等．電力系統繼電保護實用技術問答［M］．中國電力出版社，1997．

Analysis of M alfunction of Differential Protection of the High-voltage M otor

LING Yan，LIU Jie
(Xianning Power Supply Company，Xianning 437100，China)

Analyze the cause ofmalfunction of the differential protection of the high － voltage motor，and put forward solvingmethods．

motor;differential protection;malfunction;analysis

TM32

B

1004－289X(2013)03－0089－03

2012－08－06

凌艷(1983－)，女，湖北武漢，咸寧供電公司電力調度中心從事保護整定工作;

劉杰(1985－)，男，湖北黃石，咸寧供電公司電力調度中心從事電網運行工作。。