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1、精品_精品资料_高压电动机综合爱护整定运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缘由和对爱护的影响进行分析,对高压电动机综合爱护的定值整定方法进行了探讨.关键词电动机继电爱护定值运算1 概 述目前,在火电厂和其它工矿企业, 开头采纳综合爱护装置作为高压电动机的爱护.这种综合爱护装置一般为微机型,其主要功能如下：a短路爱护即电流速断爱护：由正序电流爱护实现. b断相及反相爱护：由负序电流爱护实现,为反时限特性. c接的爱护：采纳零序电流互感器猎取零序电流实现. d过热爱护：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
2、转供应爱护.并有热记忆功能,即过热爱护跳闸后,不会立刻启动,需等到电动机散热到答应启动时,才能再次启动.e电动机爱护的定值,采纳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爱护灵敏度.2 综合爱护整定运算中必需考虑的特殊问题由于综合爱护采纳了负序电流来实现断相等爱护功能, 同时,速断爱护是由正序电流实现的. 因此,在爱护的整定运算中必需考虑以下因素： 外部不对称故障产生的负序电流对爱护的影响.母线电压不平稳产生的负序电流对爱护的影响. CT断线的影响.不对称短路故障对速断爱护灵敏度的影响.2.1 电动机负序电流产生的缘由2.1.1 电网参数不对
3、称电网参数不对称包括正常运行时的电源电压不平稳和外部不对称短路产生的不对称电压.这 2 种情形下都会产生负序电流.a 正常运行时不平稳电压产生的负序电流设正常运行时不平稳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： I st 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 I st 可达额定电流的 58 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 I st 5 8I N,代入式 1可得：I 258I N0 05UNUN 0250 4I N即只
4、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额可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_定电流的负序电流.b 外部不对称短路产生的负序电流假如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.忽视系统阻抗的影响,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邻近发生两相短路时,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无视的.2.1.2 内部参数不对
5、称造成电动机内部参数不对称的缘由主要有： 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.依据故障分析法,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可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_正常运行时,电动机的转差率 S 一般约 003005,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.在正常运行的情形下电动机定子回路发生一相断线的瞬时,由于惯性,
6、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.依据有关资料,正常运行时,电动机的功率因数约为09相当于阻抗角为 25左右,而电动机启动时, 功率因数只有 02 03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形下, 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, 从而使合成转矩削减, 假如维护负载转矩不变, 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 负序电流对爱护的影响2.2.1 CT二次回路一相断线假如正常运行时发生 CT二次回路一相断线,
7、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I A 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,可能造成爱护的误动作.因此,在定值整定运算中必需考虑 CT断线的影响.2.2.2 正常运行时不平稳电压产生的负序电流从 211 的分析可知,只要显现很小的负序电压,将在电动机中产生较大的负序电流. 这时, 只要电源的不平稳电压在答应范畴内, 同时所产生的负序电流与正序电流的迭加值不超过电动机的额定电流, 即电动机的工作电流不超过额定值是答应的, 不会给电动机造成不利影响. 因此,没有
8、必要由负序爱护来切除.但是,假如负序爱护的定值整定过低,将造成爱护的误动作.2.2.3 外部不对称短路故障产生的负序电流在电动机所在高压母线上或靠母线很近的其它回路上例如电动机和厂用分支发生两相短路,将在非故障的电动机回路上产生达启动电流一半的负序电流, 在这种情形下,假如故障设备的瞬动爱护如差动、电流速断正确动作,就一 般不会造成负序爱护的误动. 但是, 假如瞬动爱护拒动, 特殊是当故障发生在厂分支上, 这时必需依靠后备爱护来切除, 假如定值整定不当, 负序电流爱护将误动出口, 这是不答应的. 由于当故障支路切除后或备用电源自投后,要求非故障的电动机自启动运行. 同样, 单纯依靠提高负序电流
9、爱护的启动值, 也是不答应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的,由于从 212 的分析可知,在正常运行时电动机发生断相时所产生的负序电流只有额定电流的 90至 110左右,远小于外部两相短路时在非故障电动机中所产生的负序电流,因此,假如定值整定过高,在发生断相时,负序电流爱护 根本无法动作, 失去了综合爱护装置中负序电流爱护单元应有的功能.解决这一冲突,只有通过时限来协作.3 主要爱护单元的整定方法3.1 电流速断爱护电流速断爱护仍按躲过电动机启动电流的原就整定.但是,由于综合爱护的电流速断是通过测量电动机的正序电流实现的, 故定值运算及灵敏系数的校验方法与常规爱护不同.其方法如
10、下：a启动值 I 1 DZ式中 I 1 DZ为正序电流爱护整定值. KK 为牢靠系数,取 1 3. I st 为电动机启动电流.b 动作时间 t 1对于采纳断路器掌握的电动机,挑选瞬时动作,即t 10.对于 FC掌握的电动机,由于短路故障由熔断器切除,而非接触器切除, 应整定带肯定的延时,一般取 t 1 03 S.c 灵敏度校验依据规程规定, 电动机的电流速断爱护应保证在最小运行方式下,爱护安装处两相短路时的灵敏系数大于 2.由于本爱护单元是通过测量正序电流实现的, 当发生两相短路时,所测得的正序电流为：已知同一的点两相短路电流与三相短路电流的关系为：因此,将式 7代入式 6得出两相短路时流入
11、继电器的正序电流与三相短路电流的关系为：式中为最小运行方式下, 爱护安装处两相短路时的正序电流.为最小运行方式下,爱护安装处两相短路电流.为最小运行方式下,爱护安装处三相短路电流.因此,为保证电动机启动过程中, 发生两相短路时有足够的灵敏度,灵敏度应按下式进行校验：3.2 负序电流爱护321启动值 I 2 ZD整定依据以上分析,负序电流爱护的启动值整定原就是：a 躲过 CT二次回路断线已知 CT二次回路断线时, 相当于在继电器中产生了一个 0577 倍电动机负可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_荷电流的负序电流,故启动值应为：I 2 ZDKK0 577I N10b在正常运行时电动机
12、发生断相有足够的灵敏度已知电动机正常运行时发生断相,将产生电动机负荷电流约90的负序电流,因此,为保证断相时负序爱护牢靠动作,负序电流爱护启动值应为：I 2 ZD0 9I NKLM11综合式 10和11,负序电流启动值的整定范畴为： 0577KKI NI2 ZD0 9I N KLM12式中：I 2ZD 为负序电流爱护整定值. I N 为电动机额定电流. KK为牢靠系数,取 115. KLM为灵敏系数,取 11.通常负序电流爱护整定为 0 8 I N即可.c 动作时间 2负序电流爱护的反时限特性如下：式中：I 2 eq 为流入继电器的负序电流与负序电流启动值之比,即：I 2 eq I 2 I 2
13、 ZD. 2 为流入继电器的负序电流 I 2 为整定值 I 2 ZD时的动作时间.由于负序电流爱护的动作时间 t 必需躲过外部两相短路时后备爱护的动作时间,设所在母线后备爱护的动作时间为t ,由式 2和式 13, 2 可整定为：2I st t t 2I 2 ZD14式中 t为时间级差,取 05 S.应留意的是,有一些型号的综合爱护装置的负序电流爱护单元的反时限特性 已由厂家固定, 不能随便整定. 对于此类爱护装置应依据厂家供应的反时限特性曲线进行校验, 当不能满意挑选性要求时, 按以下原就进行处理： 对于不要求自启动的电动机 如磨煤电动机 ,由于在后备爱护动作出口前已由母线低电压爱护动作动作时间为 05 S跳闸,因此可按 t 05 S 重新进行校验.对于要求自启动的 电动机及按 t 05 S 重新校验仍不满意挑选性要求的电动机,就宜将负序爱护单元退出.4 结 语微机型电动机综合爱护装置已越来越得到普遍应用,其定值整定是否合理, 直接影响到装置的应用成效和被爱护对象的安全运行,需要用户在使用时认真认真考虑, 特殊是负序电流爱护, 运行启动过程中误跳情形较多, 作者不赞同实行启动时将负序电流爱护退出的简洁方法, 假设能如文中所述, 合理整定爱护动作值,是能够处理好这些问题的.湖南电力可编辑资料 - - - 欢迎下载