【正文】 電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)若干問(wèn)題研究 5 2 電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)及其配置整定 電動(dòng)機(jī)的故障及保護(hù)配置要求 電動(dòng)機(jī)的故障及不正常工作狀態(tài)的類型： 電動(dòng)機(jī)內(nèi)部常見的故障是： （ 1） 定子繞組相間短路。 （ 2） 電壓消失或降低。 （ 2） 為防止過(guò)負(fù)荷，裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)和熱力保護(hù)。 相間短路會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞，并造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓的嚴(yán)重降低和破壞其他用電設(shè)備的正常工作。對(duì) 3－ 10KV 供電網(wǎng)絡(luò)，一般均為不接地系統(tǒng)，因此單相接地時(shí)，只有全網(wǎng)絡(luò)的電容電流流過(guò)故障點(diǎn)。 （ 3） 熔斷器一相熔斷造成兩相運(yùn)行。一般在低壓、小容量電動(dòng)機(jī)上廣泛采用熔斷器及自動(dòng)空氣開關(guān)的過(guò)流脫扣器作為相間短路保護(hù)，磁力起動(dòng)器中的熱繼電在及自動(dòng)空氣開關(guān)中的熱脫扣作為過(guò)負(fù)荷保護(hù)。為此，在一些不重要的電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)低電壓保護(hù)，其動(dòng)作電壓為 － 倍的額定電壓。 電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)若干問(wèn)題研究 7 電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)的基本要求及保護(hù)的動(dòng)作原理 電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)的端電壓降低到某一值時(shí)，將其從電網(wǎng)中自動(dòng)脫離的一 種保護(hù)裝置，以保證重要電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)，因此低電壓保護(hù)應(yīng)滿足以下幾條基本要求： （ 1） 當(dāng)電壓互感器一次側(cè)一相及兩相斷線或二次側(cè)各相斷線時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作，并發(fā)出斷線信號(hào)，但在電壓斷線期間，恰好母線失去電壓或電壓下降到整定值時(shí)，保護(hù)裝置仍應(yīng)正確動(dòng)作。 電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)若干問(wèn)題研究 8 圖 21 電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)接線圖 圖中電壓繼電 器 KV KV2 及 KV3 作為次要電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù) 跳閘之用，并兼作斷線信號(hào)。 當(dāng)電壓互感器一次側(cè)一相斷線或二次側(cè)一相斷線時(shí)，在 KV1－ KV3 中相應(yīng)的低電壓繼電器動(dòng)作，但總有一個(gè)低電壓繼電器處于額定相電壓的作用下，保持勵(lì)磁狀態(tài)，從而起動(dòng)中間繼電器 KM1，發(fā)出電壓回路斷線信號(hào)，與此同時(shí)， KM1 的動(dòng)斷觸點(diǎn)打開，斷開 KM KM2 起動(dòng)回路，防止因電壓回路斷線而誤將電動(dòng)機(jī)跳閘?，F(xiàn)將 3－ 10KV 電動(dòng)機(jī)保護(hù)的配置一般情況列于下表 21給予參考。當(dāng)然采用靜態(tài)型保護(hù)繼電器或微機(jī)保護(hù)繼電器，同樣也是利 用它們的反時(shí)限特性，其瞬時(shí)元件作用于跳閘，作為電動(dòng)機(jī)的相間故障的快速保護(hù)。 保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)按下式來(lái)計(jì)算 Ksen＝ I(2)kminKc/nTAIkact （ ） 式中 I(2)kmin――最小運(yùn)行方式下，電動(dòng)機(jī)出口兩相短路電流。 2） 當(dāng) AB、 BC 二相短路時(shí)，只有 A 相工 C 相電流互感器反應(yīng)故障電流，因此流入電流繼電器 的電流只是反應(yīng) A 相或 C 相的電流互感器電流，即 Id＝ IA或 IC。 引入了接線系數(shù)后，在計(jì)算靈敏度時(shí)應(yīng)將接線系數(shù)用 1 代入而不應(yīng)用 3 或 2 代入。 差動(dòng)保護(hù)所用的電流互感器的 變比和型號(hào)應(yīng)相同，且應(yīng)滿足 10%誤差曲線要求。 要求最小靈敏系數(shù)大于 2。 電動(dòng)機(jī)單相接地的零序電流保護(hù)裝置由零序電流互感器供給故障電流。其動(dòng)作電流按大于本身的電容電流整定，即 Ikact＝ *（ 3Ikmax） （ ） 式中 Krel――可靠系數(shù)，取 4－ 5； Ikact――繼電器動(dòng)作電流； 3Ikmax――外部發(fā)生故障時(shí)，由電動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的電容電流（流經(jīng)保護(hù)裝置的最大接地電容電流）。如果要求保護(hù)靈敏度較高時(shí)，可采用兩相兩繼電式接線如圖 23。但如果電動(dòng)機(jī)裝有電流速斷保護(hù)時(shí)，可利用作為電流速斷保護(hù)的 GL 型繼電器的反時(shí)限過(guò)電流裝置（感應(yīng)元件）來(lái)時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)。這種綜合保護(hù)裝置一般為微機(jī)型，其主要功能如下： a．短路保護(hù)（即電流速斷保護(hù)）：由正序電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)； b．?dāng)嘞嗉胺聪啾Ｗo(hù)：由負(fù)序電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)，為反時(shí)限特性； c．接地保護(hù)：采用零序電流互感器獲取零序電流實(shí)現(xiàn)； d．過(guò)熱保護(hù)：綜合計(jì)及電動(dòng)機(jī)的正序電流和負(fù)序電流的熱效應(yīng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)過(guò)載、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和堵轉(zhuǎn)提供保護(hù)。 電動(dòng)機(jī)負(fù)序電流產(chǎn)生的原因 電網(wǎng)參數(shù)不對(duì)稱 電網(wǎng)參數(shù)不對(duì)稱包括正常 運(yùn)行時(shí)的電源電壓不平衡和外部不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不對(duì)稱電壓。 例如，設(shè) U2＝ UN，由于 Ist＝ 5～ 8IN，代入式（ 1）可得： I2＝（ 5～ 8） IN（ ／ UN）＝（ ～ ） IN 即只要存在額定電壓 5％的負(fù)序電壓，將會(huì)在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生達(dá) 25％～ 40％額定電流的負(fù)序電流。 內(nèi)部參數(shù)不對(duì)稱 造成電動(dòng)機(jī)內(nèi)部參數(shù)不對(duì)稱的原因主要有：定子線圈相間短路、定子線圈匝間短路、定子線圈斷線、轉(zhuǎn)子斷條等。 在正常運(yùn)行的情況下電動(dòng)機(jī)定子回路發(fā)生一相斷線的瞬間，由于 慣性，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率基本保持不變，因此，仍可按正常運(yùn)行的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。 ）左右，即： Z+=Zf=E1exp(j25176。 )/〔 (5~ 8)IN〕 ≈（ +） E1exp(j30176。 ) 〕 =KIC=IC/ 3 = 由此可見，正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生 CT 二次回路一相斷線，產(chǎn)生了相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)工作電流 倍的負(fù)序電流，可能造成保護(hù)的誤動(dòng)作。因此，沒(méi)有必要由負(fù)序保護(hù)來(lái)切除。因?yàn)楫?dāng)故障支路切除后或備用電源自投后，要求非故障的電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)運(yùn)行。但是，由于綜合保護(hù)的電流速斷是通過(guò)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的正序電流實(shí)現(xiàn)的，故定值計(jì)算及靈敏系數(shù)的校驗(yàn)方法與常規(guī)保護(hù)不同。由于本保護(hù)單元是通過(guò)測(cè)量正序電流實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)發(fā)生兩相短路時(shí)，所測(cè)得的正序電流為： I)2( =I)2( / 3 （ ） 已知同一地點(diǎn)兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系為： I)2( = 3 I)3( /2 （ ） 因此，將式（ 7）代入式（ 6）得出兩相短路時(shí)流入繼電器的正序電流與三相短路電流的關(guān)系為： I)2( =I)3( /2 （ ） 式中 I)2( 為最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處兩相短路時(shí)的正序電流； I)2( 為最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處兩相短路電流； I)3( 為最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處三相短路電流。 由于負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間 t 必須躲過(guò)外部?jī)上喽搪窌r(shí)后備保 護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，設(shè)所在母線后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 t′ ，由式（ 2）和式（ 13）， τ 2可整定為： τ 2＝ Ist（ t′ ＋ Δt ）／（ ） （ ） 式中 Δt 為時(shí)間級(jí)差，取 。 電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)若干問(wèn)題研究 21 參考文獻(xiàn) [1] 李素杰 編譯． KRIWAN 熱敏電阻式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器．電氣開關(guān)． 1995（ 3）： 43～ 47． [2] 陳德桂．國(guó)外智能化電動(dòng)機(jī)保護(hù)器與控制． [J].低壓電器， 1996（ 4）： 52～ 55． [3] 王維儉，電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用 .北京：中國(guó)電力出版社 .20xx. [4] 熊為群，陶然 .繼電保護(hù)自動(dòng)裝置及二次回路 .第二版 .北京：中國(guó)電力出版社 .1999. [5] 李蔚 .電氣技能技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 .建筑電氣， 20xx,25（ 2）： 2933. 。對(duì)于此類保護(hù)裝置應(yīng)根據(jù)廠家提供的反時(shí)限特性曲線進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)不能滿足選擇性要求時(shí)，按以下原則進(jìn)行處理：對(duì)于不要求自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)（如磨煤電動(dòng)機(jī)），由于在后備保護(hù)動(dòng)作出 口前已由母線低電壓保護(hù)動(dòng)作（動(dòng)作時(shí)間為 ）跳閘，因此可按 t′ ＝ 重新進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)于要求自啟動(dòng)的 電動(dòng)機(jī)及按 t′ ＝ 重新校驗(yàn)仍不滿足選擇性要求的電動(dòng)機(jī)，則宜將負(fù)序保護(hù)單元退出。 通常負(fù)序電流保護(hù)整定為 。 b．動(dòng)作時(shí)間 t1 對(duì)于采用斷路器控制的電動(dòng)機(jī)，選擇瞬時(shí)動(dòng)作，即 t1＝ 0； 對(duì)于 F－ C 控制的電動(dòng)機(jī)，由于短路故障由熔斷器切除，而非接觸器切除，應(yīng)整定帶一定的延時(shí)，一 般取 t1＝ 。解決這一矛盾，只有通過(guò)時(shí)限來(lái)配合。 外部不對(duì)稱短路故障產(chǎn)生的負(fù)序電流 在電動(dòng)機(jī)所在高壓母線上或靠母線很近的其它回路上（例如電動(dòng) 機(jī)和廠用分支）發(fā)生兩相短路，將在非故障的電動(dòng)機(jī)回路上產(chǎn)生達(dá)啟動(dòng)電流一半的負(fù)序電流，在這種情況下，如果故障設(shè)備的瞬動(dòng)保護(hù)（如差動(dòng)、電流速斷）正確動(dòng)作，則一般不會(huì)造成負(fù)序保護(hù)的誤動(dòng)。 正常運(yùn)行時(shí)不平衡電壓產(chǎn)生的負(fù)序電流 從 的