有關(guān)電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)配置的探討

劉巍

【摘 要】 本文介紹的內(nèi)容主要以異步電動(dòng)機(jī)為主。電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)確保發(fā)電廠以至整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有很重要的意義，因此，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量及其在生產(chǎn)中的作用，裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。

【關(guān)鍵詞】 相間短路保護(hù) ?低電壓保護(hù) ?繼電保護(hù)

1 電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)

1.1 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)

目前中、小容量的電動(dòng)機(jī)廣泛采用電流速斷保護(hù)作為防御相間短路故障的主保護(hù)。

1.1.1 保護(hù)的啟動(dòng)元件

構(gòu)成電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)的電流繼電器可以是電磁型的，也可以是感應(yīng)型的。對(duì)于不易過負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)（如給水泵、凝水泵、循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)），可采用 DL-10 系列的電磁型電流繼電器構(gòu)成保護(hù)。對(duì)于容易過負(fù)荷的高壓電動(dòng)機(jī)及容量在100kW以上的低壓電動(dòng)機(jī)（如排粉機(jī)、磨煤機(jī)、碎煤機(jī)以及灰漿泵等的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)），則宜采用具有反時(shí)限特性的 GL-10系列感應(yīng)型電流繼電器來構(gòu)成保護(hù)，因?yàn)榇藭r(shí)可利用繼電器中的瞬動(dòng)元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)，作用于斷路器跳閘;利用繼電器中的反時(shí)限元件，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，并根據(jù)拖動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)，作用于發(fā)信號(hào)或減負(fù)荷及跳閘。

1.1.2 保護(hù)裝置的接線方式

電動(dòng)機(jī)桶間電流保護(hù)的接線方式有兩種，當(dāng)靈敏度不能滿足要求時(shí)可采用兩相兩繼電器式不完全星形接線，否則優(yōu)先采用兩相電流差單繼電器式接線，為了使電流保護(hù)不僅能反應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的相間短路，同時(shí)也能反應(yīng)電動(dòng)機(jī)與斷路器之間連線上的相間短路，保護(hù)用電流互感器的安裝位置，應(yīng)盡可能地靠近斷路器側(cè)此外，電動(dòng)機(jī)保護(hù)的操作電源還可以采用交流操作電源，當(dāng)保護(hù)采用交流操作電源和兩相電流差單繼電器式接線時(shí)，只要一個(gè)感應(yīng)型電流繼電器就可以構(gòu)成一臺(tái)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的相間保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，并且由于這種接線不需要直流操作電源及相應(yīng)的連接電纜，在電動(dòng)機(jī)斷路器的操作機(jī)構(gòu)上又易于實(shí)實(shí)現(xiàn)，因而有較廣泛的應(yīng)用。

1.1.3 電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算

作為電網(wǎng)的末級(jí)，電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)不存在相鄰元件故障時(shí)保護(hù)可能誤動(dòng)的問題，故保護(hù)的動(dòng)作電流只需按躲過電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流整定，即

IK·act=IM S

式中Krel，—可靠系數(shù)，因考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流中非周期分量的影響，故取得大些，對(duì)DL-10型繼電器，取1.4～1.6，對(duì)GL10型繼電器取 1.8～2;Kc—接線系數(shù)，保護(hù)采用兩相不完全星形接線時(shí)取 1，采用兩相電流差接線時(shí)了取;IMS—電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的周期分量;nTA—電流互感器變比。

保護(hù)裝置的靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電動(dòng)機(jī)出口兩相短路的最小短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)不小于2，即

K sen=≥2電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過其

額定電流整定，即IK·act×式中Krel—可靠系數(shù)，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)時(shí)取 1.05，動(dòng)作于減負(fù)荷或跳閘時(shí)取 2;Kc—接線系數(shù)，取值參照電動(dòng)機(jī)的電流速斷保護(hù);Kre—電流繼電器的返回系數(shù)，DL10型繼電器取 0.85，GL10型繼電器取0.8;IN·M—電動(dòng)機(jī)的額定電流;nTA—電流互感器變比。

過負(fù)荷保護(hù)是通過提高保護(hù)動(dòng)作時(shí)間來躲過電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)的，故保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)躲過電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)的時(shí)間，一般取 15～20s，有條件時(shí)，可實(shí)測帶負(fù)荷啟動(dòng)的時(shí)間后再整定其動(dòng)作時(shí)限。當(dāng)保護(hù)采用GL10系列電流繼電器的反時(shí)限元件構(gòu)成時(shí)，則是要求在流過繼電器的電流IK=Kc時(shí)繼電器感應(yīng)部分的動(dòng)作時(shí)間為 15～20s。

1.2 縱差動(dòng)保護(hù)

容量在2000kW以上或2000kW（含2000kW）以下、具有6個(gè)引出線的重要電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏度的要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)作為相間短路主保護(hù)。電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理基于比較被保護(hù)電動(dòng)機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)側(cè)電流的相位和幅值而構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)，在電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)側(cè)與靠近出口端斷路器處應(yīng)裝設(shè)同型號(hào)、同變比的兩組電流互感器TA1和TA2，兩組電流互感器之間，即為縱差保護(hù)的保護(hù)區(qū)。電流互感器二次側(cè)按循環(huán)電流法接線。在中性點(diǎn)非直接接地的供電網(wǎng)絡(luò)中，電動(dòng)機(jī)的縱差保護(hù)一般采用兩相式接線，接入差動(dòng)回路的繼電器可采用BCH2型差動(dòng)繼電器或 DL-11型電流繼電器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)采用前者時(shí)，保護(hù)可瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘;而當(dāng)采用后者時(shí)，為躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中暫態(tài)不平衡電流的影響，需利用出口中間繼電器帶0.1s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘。保護(hù)裝置的原理接線圖，電流互感器應(yīng)具有相同的特性，并滿足10%誤差要求。為防止電流互感器二次回路斷線時(shí)保護(hù)誤動(dòng)，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過電動(dòng)機(jī)額定電流來整定，即

IK.act=IN·M

式中Krel—可靠系數(shù)，當(dāng)采用BCH2型繼電器時(shí)取1.3，采用 DL11型繼電器時(shí)取1.5～2;IN·M-電動(dòng)機(jī)的額定電流;nTA—電流互感器的變比。保護(hù)裝置靈敏度的校驗(yàn)公式與電流速斷保護(hù)同。

2 電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)

2.1 裝設(shè)低電壓保護(hù)

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)380V和3一6kV母線一般都裝設(shè)有低電壓保護(hù)。其裝設(shè)目的是：在母線電壓降低時(shí)，將一部分小重要的電動(dòng)機(jī)及按生產(chǎn)過程要求小容許和小需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中切除，以保證重要電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)及加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。為了實(shí)施低電壓保護(hù)，一般將廠用電動(dòng)機(jī)分為三類。

2.1.1 ?I類

I類屬重要電動(dòng)機(jī)，例如給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、引風(fēng)機(jī)和給粉機(jī)等電動(dòng)機(jī)，一旦停電將造成發(fā)電廠出力下降甚至停電，在這類電動(dòng)機(jī)上小裝設(shè)低電壓保護(hù)，在母線電壓恢復(fù)時(shí)應(yīng)盡快讓其自啟動(dòng)，但當(dāng)這些重要電動(dòng)機(jī)裝設(shè)有備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置時(shí)，可裝設(shè)低電壓保護(hù)，以9一l0s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘。

2.1.2 II類

H類是小重要的電動(dòng)機(jī)，如磨煤機(jī)、碎煤機(jī)、灰漿泵、熱網(wǎng)水泵、軟水泵等，暫時(shí)斷電小至于影響發(fā)電廠機(jī)、電、爐的出力，這類電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)有低電壓保護(hù)，在母線電壓降低時(shí)，首先被從電網(wǎng)中切除，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與電動(dòng)機(jī)速斷保護(hù)配介，一般取0.5S。

2.1.3 III類

III類是屬于那些電壓長時(shí)間消失時(shí)，山于生產(chǎn)過程或技術(shù)保女條件小允許自啟動(dòng)的重要電動(dòng)機(jī)，在這類電動(dòng)機(jī)上，也要裝設(shè)有低電壓保護(hù)，但保護(hù)的動(dòng)作電壓整定得較低，一般為0.4一0.5UN，動(dòng)作時(shí)限則取9一10s。

2.2 低電壓保護(hù)的接線

3一6kV用電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)的原理接線圖，低電壓繼電器KV1一KV4接自電壓互感器二次側(cè)的電壓小母線WVI，WV2， WV3間。其中，KV1，KV2，KV3與KT1構(gòu)成小重要電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)，以0.5s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘并兼作電壓回路斷線信號(hào);KV4和KT2則構(gòu)成為重要電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)，保護(hù)以9s的延時(shí)切除那些電源電壓長時(shí)間消失后小允許小需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

當(dāng)母線電壓消失或?qū)ΨQ下降至0.6一0.7U N時(shí)，KV}KV3均動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉介，通過KM1的動(dòng)斷觸點(diǎn)啟動(dòng)KT1，KT1經(jīng)過0.5 s的延時(shí)后觸點(diǎn)閉介，把正電源加到跳閘母線wI上，接自該母線上的小重要電動(dòng)機(jī)全部跳閘。

3 結(jié)語

本文是結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場要求進(jìn)行的工程研究而完成的。本文分析了異步電動(dòng)機(jī)的故障特征，提出了相間短路保護(hù)的保護(hù)判據(jù)，研究了異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置故障電流的整定計(jì)算方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)水才.淺談配電保護(hù)的合理配置[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2013（4）.endprint

【摘 要】 本文介紹的內(nèi)容主要以異步電動(dòng)機(jī)為主。電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)確保發(fā)電廠以至整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有很重要的意義，因此，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量及其在生產(chǎn)中的作用，裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。

【關(guān)鍵詞】 相間短路保護(hù) ?低電壓保護(hù) ?繼電保護(hù)

1 電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)

1.1 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)

目前中、小容量的電動(dòng)機(jī)廣泛采用電流速斷保護(hù)作為防御相間短路故障的主保護(hù)。

1.1.1 保護(hù)的啟動(dòng)元件

構(gòu)成電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)的電流繼電器可以是電磁型的，也可以是感應(yīng)型的。對(duì)于不易過負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)（如給水泵、凝水泵、循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)），可采用 DL-10 系列的電磁型電流繼電器構(gòu)成保護(hù)。對(duì)于容易過負(fù)荷的高壓電動(dòng)機(jī)及容量在100kW以上的低壓電動(dòng)機(jī)（如排粉機(jī)、磨煤機(jī)、碎煤機(jī)以及灰漿泵等的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)），則宜采用具有反時(shí)限特性的 GL-10系列感應(yīng)型電流繼電器來構(gòu)成保護(hù)，因?yàn)榇藭r(shí)可利用繼電器中的瞬動(dòng)元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)，作用于斷路器跳閘;利用繼電器中的反時(shí)限元件，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，并根據(jù)拖動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)，作用于發(fā)信號(hào)或減負(fù)荷及跳閘。

1.1.2 保護(hù)裝置的接線方式

電動(dòng)機(jī)桶間電流保護(hù)的接線方式有兩種，當(dāng)靈敏度不能滿足要求時(shí)可采用兩相兩繼電器式不完全星形接線，否則優(yōu)先采用兩相電流差單繼電器式接線，為了使電流保護(hù)不僅能反應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的相間短路，同時(shí)也能反應(yīng)電動(dòng)機(jī)與斷路器之間連線上的相間短路，保護(hù)用電流互感器的安裝位置，應(yīng)盡可能地靠近斷路器側(cè)此外，電動(dòng)機(jī)保護(hù)的操作電源還可以采用交流操作電源，當(dāng)保護(hù)采用交流操作電源和兩相電流差單繼電器式接線時(shí)，只要一個(gè)感應(yīng)型電流繼電器就可以構(gòu)成一臺(tái)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的相間保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，并且由于這種接線不需要直流操作電源及相應(yīng)的連接電纜，在電動(dòng)機(jī)斷路器的操作機(jī)構(gòu)上又易于實(shí)實(shí)現(xiàn)，因而有較廣泛的應(yīng)用。

1.1.3 電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算

作為電網(wǎng)的末級(jí)，電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)不存在相鄰元件故障時(shí)保護(hù)可能誤動(dòng)的問題，故保護(hù)的動(dòng)作電流只需按躲過電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流整定，即

IK·act=IM S

式中Krel，—可靠系數(shù)，因考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流中非周期分量的影響，故取得大些，對(duì)DL-10型繼電器，取1.4～1.6，對(duì)GL10型繼電器取 1.8～2;Kc—接線系數(shù)，保護(hù)采用兩相不完全星形接線時(shí)取 1，采用兩相電流差接線時(shí)了取;IMS—電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的周期分量;nTA—電流互感器變比。

保護(hù)裝置的靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電動(dòng)機(jī)出口兩相短路的最小短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)不小于2，即

K sen=≥2電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過其

額定電流整定，即IK·act×式中Krel—可靠系數(shù)，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)時(shí)取 1.05，動(dòng)作于減負(fù)荷或跳閘時(shí)取 2;Kc—接線系數(shù)，取值參照電動(dòng)機(jī)的電流速斷保護(hù);Kre—電流繼電器的返回系數(shù)，DL10型繼電器取 0.85，GL10型繼電器取0.8;IN·M—電動(dòng)機(jī)的額定電流;nTA—電流互感器變比。

過負(fù)荷保護(hù)是通過提高保護(hù)動(dòng)作時(shí)間來躲過電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)的，故保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)躲過電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)的時(shí)間，一般取 15～20s，有條件時(shí)，可實(shí)測帶負(fù)荷啟動(dòng)的時(shí)間后再整定其動(dòng)作時(shí)限。當(dāng)保護(hù)采用GL10系列電流繼電器的反時(shí)限元件構(gòu)成時(shí)，則是要求在流過繼電器的電流IK=Kc時(shí)繼電器感應(yīng)部分的動(dòng)作時(shí)間為 15～20s。

1.2 縱差動(dòng)保護(hù)

容量在2000kW以上或2000kW（含2000kW）以下、具有6個(gè)引出線的重要電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏度的要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)作為相間短路主保護(hù)。電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理基于比較被保護(hù)電動(dòng)機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)側(cè)電流的相位和幅值而構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)，在電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)側(cè)與靠近出口端斷路器處應(yīng)裝設(shè)同型號(hào)、同變比的兩組電流互感器TA1和TA2，兩組電流互感器之間，即為縱差保護(hù)的保護(hù)區(qū)。電流互感器二次側(cè)按循環(huán)電流法接線。在中性點(diǎn)非直接接地的供電網(wǎng)絡(luò)中，電動(dòng)機(jī)的縱差保護(hù)一般采用兩相式接線，接入差動(dòng)回路的繼電器可采用BCH2型差動(dòng)繼電器或 DL-11型電流繼電器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)采用前者時(shí)，保護(hù)可瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘;而當(dāng)采用后者時(shí)，為躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中暫態(tài)不平衡電流的影響，需利用出口中間繼電器帶0.1s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘。保護(hù)裝置的原理接線圖，電流互感器應(yīng)具有相同的特性，并滿足10%誤差要求。為防止電流互感器二次回路斷線時(shí)保護(hù)誤動(dòng)，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過電動(dòng)機(jī)額定電流來整定，即

IK.act=IN·M

式中Krel—可靠系數(shù)，當(dāng)采用BCH2型繼電器時(shí)取1.3，采用 DL11型繼電器時(shí)取1.5～2;IN·M-電動(dòng)機(jī)的額定電流;nTA—電流互感器的變比。保護(hù)裝置靈敏度的校驗(yàn)公式與電流速斷保護(hù)同。

2 電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)

2.1 裝設(shè)低電壓保護(hù)

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)380V和3一6kV母線一般都裝設(shè)有低電壓保護(hù)。其裝設(shè)目的是：在母線電壓降低時(shí)，將一部分小重要的電動(dòng)機(jī)及按生產(chǎn)過程要求小容許和小需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中切除，以保證重要電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)及加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。為了實(shí)施低電壓保護(hù)，一般將廠用電動(dòng)機(jī)分為三類。

2.1.1 ?I類

I類屬重要電動(dòng)機(jī)，例如給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、引風(fēng)機(jī)和給粉機(jī)等電動(dòng)機(jī)，一旦停電將造成發(fā)電廠出力下降甚至停電，在這類電動(dòng)機(jī)上小裝設(shè)低電壓保護(hù)，在母線電壓恢復(fù)時(shí)應(yīng)盡快讓其自啟動(dòng)，但當(dāng)這些重要電動(dòng)機(jī)裝設(shè)有備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置時(shí)，可裝設(shè)低電壓保護(hù)，以9一l0s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘。

2.1.2 II類

H類是小重要的電動(dòng)機(jī)，如磨煤機(jī)、碎煤機(jī)、灰漿泵、熱網(wǎng)水泵、軟水泵等，暫時(shí)斷電小至于影響發(fā)電廠機(jī)、電、爐的出力，這類電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)有低電壓保護(hù)，在母線電壓降低時(shí)，首先被從電網(wǎng)中切除，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與電動(dòng)機(jī)速斷保護(hù)配介，一般取0.5S。

2.1.3 III類

III類是屬于那些電壓長時(shí)間消失時(shí)，山于生產(chǎn)過程或技術(shù)保女條件小允許自啟動(dòng)的重要電動(dòng)機(jī)，在這類電動(dòng)機(jī)上，也要裝設(shè)有低電壓保護(hù)，但保護(hù)的動(dòng)作電壓整定得較低，一般為0.4一0.5UN，動(dòng)作時(shí)限則取9一10s。

2.2 低電壓保護(hù)的接線

3一6kV用電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)的原理接線圖，低電壓繼電器KV1一KV4接自電壓互感器二次側(cè)的電壓小母線WVI，WV2， WV3間。其中，KV1，KV2，KV3與KT1構(gòu)成小重要電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)，以0.5s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘并兼作電壓回路斷線信號(hào);KV4和KT2則構(gòu)成為重要電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)，保護(hù)以9s的延時(shí)切除那些電源電壓長時(shí)間消失后小允許小需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

當(dāng)母線電壓消失或?qū)ΨQ下降至0.6一0.7U N時(shí)，KV}KV3均動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉介，通過KM1的動(dòng)斷觸點(diǎn)啟動(dòng)KT1，KT1經(jīng)過0.5 s的延時(shí)后觸點(diǎn)閉介，把正電源加到跳閘母線wI上，接自該母線上的小重要電動(dòng)機(jī)全部跳閘。

3 結(jié)語

本文是結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場要求進(jìn)行的工程研究而完成的。本文分析了異步電動(dòng)機(jī)的故障特征，提出了相間短路保護(hù)的保護(hù)判據(jù)，研究了異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置故障電流的整定計(jì)算方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)水才.淺談配電保護(hù)的合理配置[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2013（4）.endprint

【摘 要】 本文介紹的內(nèi)容主要以異步電動(dòng)機(jī)為主。電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)確保發(fā)電廠以至整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有很重要的意義，因此，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量及其在生產(chǎn)中的作用，裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。

【關(guān)鍵詞】 相間短路保護(hù) ?低電壓保護(hù) ?繼電保護(hù)

1 電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)

1.1 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)

目前中、小容量的電動(dòng)機(jī)廣泛采用電流速斷保護(hù)作為防御相間短路故障的主保護(hù)。

1.1.1 保護(hù)的啟動(dòng)元件

構(gòu)成電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)的電流繼電器可以是電磁型的，也可以是感應(yīng)型的。對(duì)于不易過負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)（如給水泵、凝水泵、循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)），可采用 DL-10 系列的電磁型電流繼電器構(gòu)成保護(hù)。對(duì)于容易過負(fù)荷的高壓電動(dòng)機(jī)及容量在100kW以上的低壓電動(dòng)機(jī)（如排粉機(jī)、磨煤機(jī)、碎煤機(jī)以及灰漿泵等的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)），則宜采用具有反時(shí)限特性的 GL-10系列感應(yīng)型電流繼電器來構(gòu)成保護(hù)，因?yàn)榇藭r(shí)可利用繼電器中的瞬動(dòng)元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)，作用于斷路器跳閘;利用繼電器中的反時(shí)限元件，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，并根據(jù)拖動(dòng)機(jī)械的特點(diǎn)，作用于發(fā)信號(hào)或減負(fù)荷及跳閘。

1.1.2 保護(hù)裝置的接線方式

電動(dòng)機(jī)桶間電流保護(hù)的接線方式有兩種，當(dāng)靈敏度不能滿足要求時(shí)可采用兩相兩繼電器式不完全星形接線，否則優(yōu)先采用兩相電流差單繼電器式接線，為了使電流保護(hù)不僅能反應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的相間短路，同時(shí)也能反應(yīng)電動(dòng)機(jī)與斷路器之間連線上的相間短路，保護(hù)用電流互感器的安裝位置，應(yīng)盡可能地靠近斷路器側(cè)此外，電動(dòng)機(jī)保護(hù)的操作電源還可以采用交流操作電源，當(dāng)保護(hù)采用交流操作電源和兩相電流差單繼電器式接線時(shí)，只要一個(gè)感應(yīng)型電流繼電器就可以構(gòu)成一臺(tái)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的相間保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，并且由于這種接線不需要直流操作電源及相應(yīng)的連接電纜，在電動(dòng)機(jī)斷路器的操作機(jī)構(gòu)上又易于實(shí)實(shí)現(xiàn)，因而有較廣泛的應(yīng)用。

1.1.3 電流速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算

作為電網(wǎng)的末級(jí)，電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)不存在相鄰元件故障時(shí)保護(hù)可能誤動(dòng)的問題，故保護(hù)的動(dòng)作電流只需按躲過電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流整定，即

IK·act=IM S

式中Krel，—可靠系數(shù)，因考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流中非周期分量的影響，故取得大些，對(duì)DL-10型繼電器，取1.4～1.6，對(duì)GL10型繼電器取 1.8～2;Kc—接線系數(shù)，保護(hù)采用兩相不完全星形接線時(shí)取 1，采用兩相電流差接線時(shí)了取;IMS—電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的周期分量;nTA—電流互感器變比。

保護(hù)裝置的靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，電動(dòng)機(jī)出口兩相短路的最小短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求靈敏系數(shù)不小于2，即

K sen=≥2電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過其

額定電流整定，即IK·act×式中Krel—可靠系數(shù)，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)時(shí)取 1.05，動(dòng)作于減負(fù)荷或跳閘時(shí)取 2;Kc—接線系數(shù)，取值參照電動(dòng)機(jī)的電流速斷保護(hù);Kre—電流繼電器的返回系數(shù)，DL10型繼電器取 0.85，GL10型繼電器取0.8;IN·M—電動(dòng)機(jī)的額定電流;nTA—電流互感器變比。

過負(fù)荷保護(hù)是通過提高保護(hù)動(dòng)作時(shí)間來躲過電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)的，故保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)躲過電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)的時(shí)間，一般取 15～20s，有條件時(shí)，可實(shí)測帶負(fù)荷啟動(dòng)的時(shí)間后再整定其動(dòng)作時(shí)限。當(dāng)保護(hù)采用GL10系列電流繼電器的反時(shí)限元件構(gòu)成時(shí)，則是要求在流過繼電器的電流IK=Kc時(shí)繼電器感應(yīng)部分的動(dòng)作時(shí)間為 15～20s。

1.2 縱差動(dòng)保護(hù)

容量在2000kW以上或2000kW（含2000kW）以下、具有6個(gè)引出線的重要電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏度的要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)作為相間短路主保護(hù)。電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理基于比較被保護(hù)電動(dòng)機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)側(cè)電流的相位和幅值而構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)，在電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)側(cè)與靠近出口端斷路器處應(yīng)裝設(shè)同型號(hào)、同變比的兩組電流互感器TA1和TA2，兩組電流互感器之間，即為縱差保護(hù)的保護(hù)區(qū)。電流互感器二次側(cè)按循環(huán)電流法接線。在中性點(diǎn)非直接接地的供電網(wǎng)絡(luò)中，電動(dòng)機(jī)的縱差保護(hù)一般采用兩相式接線，接入差動(dòng)回路的繼電器可采用BCH2型差動(dòng)繼電器或 DL-11型電流繼電器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)采用前者時(shí)，保護(hù)可瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘;而當(dāng)采用后者時(shí)，為躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中暫態(tài)不平衡電流的影響，需利用出口中間繼電器帶0.1s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘。保護(hù)裝置的原理接線圖，電流互感器應(yīng)具有相同的特性，并滿足10%誤差要求。為防止電流互感器二次回路斷線時(shí)保護(hù)誤動(dòng)，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過電動(dòng)機(jī)額定電流來整定，即

IK.act=IN·M

式中Krel—可靠系數(shù)，當(dāng)采用BCH2型繼電器時(shí)取1.3，采用 DL11型繼電器時(shí)取1.5～2;IN·M-電動(dòng)機(jī)的額定電流;nTA—電流互感器的變比。保護(hù)裝置靈敏度的校驗(yàn)公式與電流速斷保護(hù)同。

2 電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)

2.1 裝設(shè)低電壓保護(hù)

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)380V和3一6kV母線一般都裝設(shè)有低電壓保護(hù)。其裝設(shè)目的是：在母線電壓降低時(shí)，將一部分小重要的電動(dòng)機(jī)及按生產(chǎn)過程要求小容許和小需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中切除，以保證重要電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)及加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。為了實(shí)施低電壓保護(hù)，一般將廠用電動(dòng)機(jī)分為三類。

2.1.1 ?I類

I類屬重要電動(dòng)機(jī)，例如給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、引風(fēng)機(jī)和給粉機(jī)等電動(dòng)機(jī)，一旦停電將造成發(fā)電廠出力下降甚至停電，在這類電動(dòng)機(jī)上小裝設(shè)低電壓保護(hù)，在母線電壓恢復(fù)時(shí)應(yīng)盡快讓其自啟動(dòng)，但當(dāng)這些重要電動(dòng)機(jī)裝設(shè)有備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置時(shí)，可裝設(shè)低電壓保護(hù)，以9一l0s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘。

2.1.2 II類

H類是小重要的電動(dòng)機(jī)，如磨煤機(jī)、碎煤機(jī)、灰漿泵、熱網(wǎng)水泵、軟水泵等，暫時(shí)斷電小至于影響發(fā)電廠機(jī)、電、爐的出力，這類電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)有低電壓保護(hù)，在母線電壓降低時(shí)，首先被從電網(wǎng)中切除，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與電動(dòng)機(jī)速斷保護(hù)配介，一般取0.5S。

2.1.3 III類

III類是屬于那些電壓長時(shí)間消失時(shí)，山于生產(chǎn)過程或技術(shù)保女條件小允許自啟動(dòng)的重要電動(dòng)機(jī)，在這類電動(dòng)機(jī)上，也要裝設(shè)有低電壓保護(hù)，但保護(hù)的動(dòng)作電壓整定得較低，一般為0.4一0.5UN，動(dòng)作時(shí)限則取9一10s。

2.2 低電壓保護(hù)的接線

3一6kV用電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)的原理接線圖，低電壓繼電器KV1一KV4接自電壓互感器二次側(cè)的電壓小母線WVI，WV2， WV3間。其中，KV1，KV2，KV3與KT1構(gòu)成小重要電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)，以0.5s的延時(shí)動(dòng)作于跳閘并兼作電壓回路斷線信號(hào);KV4和KT2則構(gòu)成為重要電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)，保護(hù)以9s的延時(shí)切除那些電源電壓長時(shí)間消失后小允許小需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

當(dāng)母線電壓消失或?qū)ΨQ下降至0.6一0.7U N時(shí)，KV}KV3均動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉介，通過KM1的動(dòng)斷觸點(diǎn)啟動(dòng)KT1，KT1經(jīng)過0.5 s的延時(shí)后觸點(diǎn)閉介，把正電源加到跳閘母線wI上，接自該母線上的小重要電動(dòng)機(jī)全部跳閘。

3 結(jié)語

本文是結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場要求進(jìn)行的工程研究而完成的。本文分析了異步電動(dòng)機(jī)的故障特征，提出了相間短路保護(hù)的保護(hù)判據(jù)，研究了異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置故障電流的整定計(jì)算方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)水才.淺談配電保護(hù)的合理配置[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2013（4）.endprint