高压电动机综合保整护定计算方法的探讨.doc

高压电动机综合保护整定计算方法的探讨 曹岳红　　湖南岳阳巴陵石化公司（湖南岳阳414000） ??? 摘　要　通过对电动机负序电流产生原因和对保护的影响进行分析，对高压电动机综合保护的定值整定方法进行了探讨。　　1　概 述　　目前，在火电厂和其它工矿企业，开始采用综合保护装置作为高压电动机的保护。这种综合保护装置一般为微机型，其主要功能如下：　　a．短路保护（即电流速断保护）：由正序电流保护实现；　　b．断相及反相保护：由负序电流保护实现，为反时限特性；　　c．接地保护：采用零序电流互感器获取零序电流实现；　　d．过热保护：综合计及电动机的正序电流和负序电流的热效应，对电动机过载、启动时间过长和堵转提供保护。并有热记忆功能，即过热保护跳闸后，不会立即启动，需等到电动机散热到允许启动时，才能再次启动；　　e．电动机保护的定值，采用启动过程中的定值与正常运行时的定值独立设置的方式，既可以保证启动时不误动，又能保证正常运行时的保护灵敏度。 2　综合保护整定计算中必须考虑的特殊问题　　由于综合保护采用了负序电流来实现断相等保护功能，同时，速断保护是由正序电流实现的。因此，在保护的整定计算中必须考虑以下因素：外部不对称故障产生的负序电流对保护的影响；母线电压不平衡产生的负序电流对保护的影响；CT断线的影响；不对称短路故障对速断保护灵敏度的影响。2．1　电动机负序电流产生的原因2．1．1　电网参数不对称??? 电网参数不对称包括正常运行时的电源电压不平衡和外部不对称短路产生的不对称电压。这2种情况下都会产生负序电流。??? a．正常运行时不平衡电压产生的负序电流　　设正常运行时不平衡电压所产生的负序电压为U2，此时电动机回路的负序电流为：式中：Ist为电动机额定电压下的启动电流；Z－为负序阻抗；ZSC为启动阻抗；UN为电动机的额定电压。　　由式（1）可知，由于电动机的启动电流Ist可达额定电流的5～8倍，因此，只要有很小的负序电压存在，也会产生较大的负序电流。　　例如，设U2＝0．05 UN，由于Ist＝5～8IN，代入式（1）可得：??? I2＝（5～8）IN（0．05UN／UN）＝（0．25～0．4）IN　　即只要存在额定电压5％的负序电压，将会在电动机中产生达25％～40％额定电流的负序电流。??? b．外部不对称短路产生的负序电流　　如果在电动机所属高压母线上或靠母线很近的其它设备上发生两相短路，将在非故障的电动机回路上产生很大的负序电流。　　设在电动机所在高压母线上发生BC相短路。忽略系统阻抗的影响，这时式中E1为系统电势，可认为E1＝UN，且由于Z－＝ZSC，因此非故障电动机回路产生的负序电流为：??? 由此可见，在电动机所在高压母线上或附近发生两相短路时，非故障的电动机回路将产生达电动机启动电流一半的负序电流，这在定值整定时是不容忽视的。2．1．2　内部参数不对称　　造成电动机内部参数不对称的原因主要有：定子线圈相间短路、定子线圈匝间短路、定子线圈断线、转子断条等。以实际运行中故障率较高的定子线圈一相断线为例进行分析。　　根据故障分析法，当电动机定子线圈发生一相断线时，复合序阻抗图如图1所示。 ? 　　由图1可得电动机定子线圈一相断线时的负序电流为：??? 即负序电流为电动机启动电流的一半。??? b．正常运行时一相断线　　正常运行时，电动机的转差率S一般约0．03～0．05，正序等值阻抗即为电动机的负荷等值阻抗，而负序等值阻抗Z－仍可认为与电动机的启动阻抗相等。　　在正常运行的情况下电动机定子回路发生一相断线的瞬间，由于惯性，这时电动机的转差率基本保持不变，因此，仍可按正常运行的有关参数进行分析。　　根据有关资料，正常运行时，电动机的功率因数约为0．9（相当于阻抗角为25°）左右，而电动机启动时，功率因数只有0．2～0．3（相当于阻抗角72°～78°）左右，即：　　由此可知，在正常运行时发生断相，在不考虑转差率变化的情况下，所产生的负序电流约为电动机额定电流的90％左右，由于负序电流的存在，将产生负序转矩，从而使合成转矩减少，如果维持负载转矩不变，将使电动机的转差率增大，从而使负序电流进一步增加，一般可达额定电流的110％。2．2　负序电流对保护的影响2．2．1　CT二次回路一相断线　　如果正常运行时发生CT二次回路一相断线，这时，通入继电器仅有一相电流，使得负序电流滤序器产生输出量。例如，发生A相CT二次回路断线，这时IA＝0，　　由此可见，正常运行时发生CT二次回路一相断线，产生了相当于电动机工作电流0．577倍的负序电流，可能造成保护的误动作。因此，在定值整定计算中必须考虑CT断线的影响。2．2．2　正常运行时不平衡电压产生