電動機對電機二次保護一次動作的分析

虎森

（寧夏固海揚水管理處，寧夏 固原 756000）

電動機作為傳動及控制系統的重要組成部分，得到了廣泛的應用。因電動機起動電流大，如何使保護定值既能躲過起動大電流，又能在發生故障時準確停機，是保護工作者必須解決的問題。

一、電動機概述

電動機(Motor)是把電能轉換成機械能的一種設備，它是利用通電線圈(即定子繞組)產生旋轉磁場并作用于轉子，形成磁電動力旋轉扭矩。電動機主要由定子與轉子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，從而使電動機轉動。

二、速斷保護類型

速斷保護是為了克服過電流保護在靠近電源端的保護裝置。

（一）電壓速斷保護。線路發生短路故障時，母線電壓急劇下降，在電壓下降到電壓保護整定值時，低電壓繼電器動作，跳開斷路器，瞬時切除故障，這即是電壓速斷保護。

（二）電流速斷保護。電流速斷保護分為無時限電流速斷和帶時限電流速斷，當線路出現故障時，無時限速斷保護能瞬時動作，但它只能保護線路的一部分，帶時限電流速斷保護能保護全線路，另外帶時限速斷保護比下一級線路無時限保護大了一個時限差，因此下一段線路首端發生短路時，保護不會誤動。

（三）異步電動機的斷相保護。關于異步電動機的斷相保護電動機的斷相分為兩類,一是電動機外部的電源線斷線;二是電動機內部定子繞組的斷線,而電動機內部接線又分為星形聯結和三角形連接兩種。因此提到斷相必須分清是那一種性質,另外,所謂斷相保護,是指正在運行中的電動機。(1)被保護的電動機的定子繞組是星形聯結,斷相運行時,一般說未斷的兩相電流會增大。由于電壓的不平衡,至少有一相電流增大。因是星形聯結,線電流等于相電流,所以對于星形聯結的電動機,選用一般的三極熱繼電器或三極保護電動機型的斷路器,是能夠起到有效保護的。(2)被保護的電動機的定子繞組是三角聯結,當電機發生斷相時會有兩種情況產生:①電動機外部的電源線斷線(如熔斷器—相熔斷),此時線電流與相電流之間已不是的關系,線電流已經不能正確反映相電流的大小,即不能有效地反映電動機繞組是否已處于過載狀態.當電動機在額定負載下斷相運行時,如果選用一般的三極熱繼電器(或斷路器),勉強可以起保護作用但是當負載在額定負載的65%下斷線運行時會動作,時間長了可能燒毀電動機。為解決保護問題,應采用帶斷相保護的熱繼電器,如JR 20、T系列、3UA系列等.②電動機的定子繞組為三角形聯結,繞組斷了一項,此時就出現:12=13～Iphn一1ph可以看到,有一相線電流與未斷線前是一樣的,因此,可以選用一般的三極熱繼電器來保護

三、動作情況

某一座10kV燃氣發電站，當日試送2#高壓機時，2#高壓機速斷動作跳閘，同一段母線上的l#高壓機同時出現過流二段動作跳閘。事后對2#高壓機二次接線進行排查(時值電站二次保護改造)，未發現異常。在檢查中發現用于測試的測試壓板處于投入狀態，這就是2#產生高壓作用的原因。然而，1#高壓的動作由站內2#高電壓機動作跳閘引起的，屬首次，并且這種動作對供電質量的可靠性會產生不可低估的影響，所以。有必要對這次動作進行分析探討，避免以后出現類似的情況。

四、動作原因查找

為什么2#高壓機的動作會影響1#高壓機，是2#高壓機的二次接線有問題還是微機綜合保護器硬件故障，二次調試人員立即對保護接線進行了檢查，未發現接線有問題。同時，對微機綜合保護進行了校驗，經多次測試，也未發現問題。

在l#高壓機動作跳閘的分析中，發現在2#高壓機動作的同時，系統的母線電壓瞬時大大降低。為維持其額定功率，1#高壓機電流將升高，直接導致二次電流超過流二段的整定值，從而引起動作。電流速斷保護可避免空載電機的最大暫態電流引起的不平衡電流，最大外部及短路時的不平衡電流整定。

綜合保護裝置按以下步驟判斷電動機是否處于啟動過程階段：啟動前的電流為零。合上斷路器后，電流瞬間增大。隨著電機轉速的增加，電機的電流逐漸減小。當電動機轉到額定轉速時，電機的電流也穩定在額定電流附近(一般低于額定電流)。綜合保護裝置根據電機的電流特性判斷其狀態，當電動機的電流小于額定電流的0.1倍時，認為電動機處于停止狀態。當從t1時刻(斷路器合上時刻)開始，電機電流從無到有，裝置即認為電機已進入起動狀態；當電流從大到小，并穩定于t2時刻(接近額定電流)，則認為電機已進入穩定運行狀態。為了提高電機正常運行時保護動作的靈敏度，許多綜保廠家推出的電機微機綜合保護中，其速斷整定值都有2個，一個高值，一個低值。高值在啟動中投入，低值在啟動后正常運行中自動投入。高值即電機啟動保護定值，其值一般為額定電流的6～12倍。對運行中投入的低值，因無明確的規定，其值一般設置為速斷高值的0.7倍。通過檢查可知，l#高壓的高、低速斷值與整定一致。在2#高壓啟動期間，因實驗壓板的投入造成2#高壓速顫動作跳閘，同時，由于2#高壓機的啟動，會降低母線電壓，但其時間很短，短到不影響啟動電機的啟動時間和啟動力矩，但它會影響已運行電機的電壓、電流、力矩。由于電動機啟動時，所建立的磁場能量必須從電網(即母線)瞬間吸收更多的無功功率，而母線是一個有限容量的無功源，母線電壓瞬時降低。電機作為電力轉動設備，無論是電機轉子還是被拖動的負載，都有一定的轉動慣量，擾動下電機轉子轉速的變化需一定的時間累積，也即是說，轉速不會突變。在負荷不變的工況下，因電機拖動能力降低，電機轉速會降低，轉差率及定子電流增大，直至達到新的平衡。整個過程中，電機還是在電動運行。

經以上分析可知，由于2#高壓電機啟動，導致系統母線電壓順降，致使l#高壓機電流上升，從而實現了過流二段的保護定值，引起l#高壓電機地過流二段保護。

對此次二次保護動作的分析認為，1#高壓機的動作是由于在系統暫態變化過程中出現速斷電流低值的整定值，因此，有必要調整速斷電流低值的整定值或整定時間，其整改措施是調整低值的整定時間，整定時間從0.5s到0.6s，以使速斷電流低值整定時間可躲過系統的暫態變化過程。