微機型電動機保護WDZ—430在娘子關發電廠實際使用中的分析

段建軍

【摘 要】本文首先對WDZ-430型裝置的結構、特點、功能和原理做了簡單介紹，并對裝置在娘子關發電廠實際整定、調試、運行過程中出現的問題以及對此作出的對策做了詳細的探討和分析。

【關鍵詞】微控制器模塊；信號采集；各序分量；接口

0.概述

娘子關發電廠從2004年開始，逐漸將廠用電電動機的保護更換為南京東大金智電氣自動化有限責任公司的WDZ-430型電動機微機保護裝置，現只將該裝置在調試和運行過程中發生的一些問題，對該保護的應用做一些分析。

1.WDZ-430型微機保護裝置的原理

1.1 WDZ-430型微機保護裝置的基本原理

裝置在通電后，首先進入監控狀態，然后再進入調試狀態或運行狀態。在調試狀態，通過裝置面板整定參數值，并將整定值送入存儲器。在運行狀態，由兩個CT同時將A相與C相電流分別變比成零序電流信號，這三個電流信號通過各自的轉換電阻轉換成對應電壓信號，這三個電壓值經濾波后，在中央處理器控制下，通過A/D轉換器對每路進行定時間、定次數模數轉換，得到相應數字量，再經過軟件運算取得二相電流，正序電流、負序電流、零序電流值，然后與存儲器中的設定值進行比較，最后判斷是否執行出口。

1.2微機保護裝置的動作判據

速斷保護：I3>Iset且T>Tset。

正序保護：I1>I1set且T1>T1set。

負序保護：I2>I2set且T2>T2set。

零序保護：I0>I0set且T0>T0set。

啟動保護：I3>Iqset或I1>I1qset且T1>T1set或I2>I2qset。

且T2>T2set或I0>I0qset且T0>T0set。

（其中：set含義為整定值，q為啟動。）。

2.WDZ-430型微機保護裝置的整定計算及新安裝校驗

2.1速斷保護

a.定值整定：考慮到電動機啟動過程中電流有瞬時由低到高的跳變現象，且電流值很大，所以在整定時按6倍電動機額定值來計算。速斷整定值=可靠系數×起動倍數×額定電流/CT變比（計算出來的定值取整，時間為0秒）。

b.性能校驗：同時接通A、B、C三相電流，調節電阻，使其中一相或二相電流超過速斷保護整定定值1.02倍，出口繼電器應出口閉合，出口指示燈亮，速斷指示燈亮，動作時間為0秒。

2.2正序過電流保護

a.定值整定：正序過流定值=可靠系數×額定電流/（返回系數×CT變比）。

b.性能校驗：同時接通A、B、C三相電流，調節角度和電阻，使正序電流加大到保護整定值的1.02倍，且時間調整到整定值，出口繼電器應出口閉合，出口指示燈亮，正序指示燈亮。正序與A、C相電流以及相間夾角（Ic落后Ia的角度）的關系見下圖。單位：安培、角度。

2.3負序過電流保護

同時接通A、B、C三相電流，調節角度和電阻，使負序電流加大到保護整定值的1.02倍，且時間調整到定值，出口繼電器應閉合，出口指示燈亮，負序指示燈亮。負序與A、C相電流以及相間夾角（Ic落后Ia的角度）的關系見下圖。單位：安培、角度。

2.4零序保護

接通零序電流，升零序電流值超過整定值1.02倍，并延時到定值時間，出口繼電器應出口閉合，出口指示燈亮，零序指示燈亮。當A、C二相均無電流時，自動退出零序保護。

2.5啟動保護

調好定值以及時間為大于0秒，進行電流沖擊試驗，因為裝置的電動機啟動狀態的判定依據是A、C二相電流中的一相或二相，在瞬時有由低到高的跳變現象。

3.試運行過程中出現的問題及對策

（1）正常運行中電流突增或機械超載均會引起速斷電流保護的動作，可適當的改變整定值來消除速斷保護誤動。

（2）微機保護的抗干擾性能也需提高。

a.由于PT諧振等因素的存在，保護出現過誤動，可以通過使用屏蔽電纜來加強保護裝置的屏蔽，或增加抗干擾裝置來提高本保護的抗干擾能力。

b.高壓系統的操作引起的高頻振蕩電流，所產生的電磁場的變化在裝置進線中感應的干擾電壓和電流，6KV廠用電系統是一個操作相對頻繁的區域，其干擾源多，電容式PT或變壓器的投入或切除，在一定條件下常引起瞬時過電壓和高頻振蕩，而微機保護裝置的集成度高、工作電壓低、容量大、速度快，對外界的干擾較敏感，而且對干擾脈沖的承受能力低，如果干擾達到一定程度會引起保護的誤動或拒動，可通過遠離干擾源或采用屏蔽電纜，并將屏蔽層兩端接地來增強抗干擾能力。

（3）液晶循環顯示，依次為A相、C相電流值、正序、負序、零序的電流分量值和熱過載值。操作起來重復次數多，也不直觀，應通過軟件編程來加以改進，直接顯示輸入值。

（4）裝置的背部接線為插拔式，而在娘子關電廠該裝置大部分裝在開關柜的門上，在開關門的過程中，易造成電壓回路斷線和CT二次回路開路，所以要求廠家在制造時將背部接線改為固定螺絲壓接式。

（5）電動機的啟動時間過長，有可能使保護誤動。在電動機的啟動過程中，如果電流沒有超過啟動整定值，啟動保護不動作，而在規定的啟動時間到時，實際電流沒有降到額定電流以下，這時由于裝置已將電動機運行整定值作為保護判據，裝置有可能保護動作，這樣造成的結果是：電動機一起就跳，嚴重時，會使電動機的絕緣損壞，燒壞開關和電機。應通過調整保護的時間來躲過啟動時間。

（6）電動機運行過程中，由于電動機的非正常運行，此時故障量不滿足微機保護動作跳閘判據，容易造成電動機過熱，嚴重時會燒毀電動機。要求保護裝置能夠模擬散熱，并能通過散熱過程使熱積累值降低到定值以下，才允許電動機再次啟動。

4.幾種典型的向量分析

由于在前面3中提到的校驗方法復雜，所以通過幾種典型的向量分析來找出I1和I2的關系，來簡化裝置的校驗方法，以適應工作現場的要求。（1）裝置輸入一相電流IA有I1=I2=IA/3。（2）裝置輸入二相等電流IA=IC有I1=I2=IA。（3）A、C二相電流極性相同時I1=IA有I2=0。（4）A、C二相電流極性相反時I1=0I2=IA。（5）A相電流同名端接反時：I1=√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=I2/2。（6）A、C相電流極性相反且A相電流的同名端相反時：I1=2√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=2I2。（7）A、C相短路故障時：IA=-IC；IB=0；I1=√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=I2。通過向量分析后，可使用單相電流發生裝置，在工作現場對裝置進行簡易校驗。選擇A、C相接入，就可校驗裝置的各項保護。

a.速斷保護。接通單相電流，調電阻，按1.02倍的整定值來調，出口繼電器應動作，出口指示燈亮，速斷燈亮。

b.正、負序保護。接通單相電流A或C相均可，相當于斷一相，正、負序電流值均為單相電流的√3/3倍。

c.零序保護。接通零序電流，按1.02倍的定值調，經過整定時間的延時后，出口繼電器閉合，保護動作。出口指示燈亮零序燈亮。零序電流的接入按最大電流不大于200mA。

5.結束語

由于原電動機保護的設計上的原因，WDZ-430型裝置的功能沒有得到充分的利用，尤其在廠用電系統中電動機的數量很大，由于沒有中央控制功能，不能實現中央集控；該微機裝置沒有電壓保護的功能，所以要改進現有微機保護的局限性，并盡可能的使電動機的中央集控成為現實，最大發揮微機型電動機保護的作用。 [科]