大容量高压电机差动误动作原因探讨

大容量高压电机差动误动作原因探讨

程继民

西北电力建设第一工程有限公司

摘要：大型火电厂大容量高压电动机采用纵差保护是一种常见的保护措施之一，但如果二次电流回路电缆截面设计不合理或差动继电器不匹配，机组分布试运时，常常遇见这类电机一合开关就跳闸，开关综合保护装置显示显示差动动作，本文就这一现象进行原因分析，提出解决方案。

关键词：高压电机差动误动

正文：

引言：陕西某发电厂一期2×600MW机组工程#1机组引风机主要电机保护之一为差动保护，引风机电机接线箱中性点安装一组CT，引风机电机10kV开关柜安装一组CT，引风机电机回路调试业主、监理见证合格，电机各种操作试验业主、监理见证也合格，但在电机分部试运中，一合上10kV开关就跳闸，保护显示差动动作，一连试了几次，都是同样情况，耽误分部试运工期十多天。

经过业主、监理、设计院、西北调试所及一公司讨论分析及实际排查，二次电缆接线相序与一次电缆接线相序一致，二次电缆绝缘合格，两组CT极性及特性曲线一致，保护定值也没问题，试运领导小组决定再次启动引风机电机，还是发生一合上10kV开关就跳闸，保护显示差动动作。经过专家们再次讨论，最后决定增大电缆截面积，更换电缆，把原先设计的差动电缆4×2.5m2更换成4×6m2，重新接线，进行回路调试，再次启动引风机电机，一次成功。

原因分析：

火电厂大容量引风机电机在启动中，差动保护动作的主要原因是差动继电器到电源侧CT距离短、到电机中性点CT电缆距离太长，且电缆截面小，差动继电器两侧差动回路直流电阻值相差大，差动回路不平衡电流过大，造成了差动误动作，这是在分析问题时很容易忽视的一点。

电动机纵差保护原理接线图如下：

主要解决方案：

1加大差动回路电缆截面：

二次电流回路施工设计不够规范和合理，差动继电器到电源侧CT距离短、使靠电动机中性点侧的电流互感器线路较长，由10kV配电室到引风机电机差动电缆385m，电缆为4×2.5m2控制电缆，这一侧(就地侧)回路直流电阻计算如下：

R=ρl/s=1.75×10-8×385/2.5×10-6=2.695Ω，这个值远远大于差动继电器到电源侧CT回路直流电阻。

电流互感器二次负载超载致使两侧电流互感器输出电流不相等，造成有差电流流经差动继电器。尤其在起动过程中，过大的不平衡电流，引起了差动保护误动作。

增大差动电缆截面后，使两组电流互感器二次负载尽量相当，减小了电机在启动过程中的不平衡电流，该电流小于差动继电器的启动电流，所以电机就能一次启动成功。

将电缆该为4×6m2控制电缆，这一侧(就地侧)回路直流电阻计算如下：

R=ρl/s=1.75×10-8×385/6×10-6=1.123Ω，这个值比原回路直流电阻值2.695Ω小了一半多。

增大差动电缆截面后，使两组电流互感器二次负载尽量相当，减小了电机在启动过程中的不平衡电流，该电流小于差动继电器的启动电流，所以电机就能一次启动成功。解决长距离大型高压电机差动保护问题，减小差动CT二次负载，主要是设计院根据设计经验，把在施工前进行设计优化，或者施工单位在图纸会审时提出解决方案，以减少施工返工现象。

2减小差动CT二次负载，也可采取以下方法：

2.1选用交流功耗小的继电保护装置。电磁型的电流差动继电器的交流电流功耗每回路可达8VA，而微机型继电器(如MDMB1系列)的交流电流功耗每回路仅0.5VA，相差一个数量级，应选用交流功耗小的继电保护装置。

2.2尽可能将继电保护装置就地安装。TA的负载主要是二次电缆的阻抗，将继电保护装置就地安装，大大缩短了二次电缆长度，减小了互感器的负担，避免了饱和。另外，就地安装后，还简化了二次回路，提高了供电可靠性。就地安装方式对继电保护装置本身有更高的要求，特别是在恶劣气候环境下运行的能力和抗强电磁干扰的性能要好。

2.3减小TA的二次额定电流。由于功耗与电流的平方成正比，将二次额定电流从5A降至1A，在负载阻抗不变的情况下，相应的二次回路功耗降低了25倍，互感器不容易饱和。减小了TA的二次额定电流也会对继电保护装置产生负面影响，二次电流减小后，必须提高继电器的灵敏度，而灵敏度和抗干扰能力是一对矛盾。对于就地安装的继电保护装置，由于二次电流电缆的长度很短，现场的电磁干扰水平又比较高，仍以选用二次额定电流为5A的互感器为好。

实施效果：

陕西某发电厂#1机组引风机差动回路控制电缆截面加大后，电机单机试运一次成功，引风机分部试运没有出现差动误动现象，证明我们采取的方案是成功有效的，#2机组在电机试运前就借鉴了#1机组设计所引起的经验教训，提前更换了电缆，缩短了分部试运工期。

结论：

引风机电机在分部试运第一次启动时，常常会遇到差动误动作现象，做为我们施工单位在排除了调试、安装及设备原因（两个CT不匹配、差动继电器不合格）后，就要怀疑差动电缆截面设计小了，重新敷设大截面差动电缆，以免浪费人力、物力找原因，而影响分部试运工期，这是作者在分部试运中遇见的现象，供同行参考。