高压电动机的微机继电保护实际应用与整定

高压电动机的微机继电保护实际应用与整定

管振欣

大庆炼化公司 （黑龙江  大庆）  163000

摘要：高压电机的微机集成保护系统是一种较好的保护方法，与传统的保护方法相比，该保护系统具有正序速断、负序电流、接地故障和过热保护功能。随着电厂微型机组电动机保护功能的不断增加和加强，如何合理地调整和调整电机的保护，使其更好地保护设备和系统，这是一个长期缺乏完善的全国性标准。 关键词：微机 继电 应用 正定

 引言：微机保护系统的广泛使用，使其具有高度集成化、软件灵活、保护功能日益丰富、功能日益完善的特点。目前，微型电动机保护设备除原来的差动保护、速断保护、接地保护、过负荷、低压保护之外，还增加了负序保护、电动机反时因此，怎么利用和整定这一些保护，为了更好的达到我们想要的效果，就显得尤为重要。限过热保护、堵转保护等，在功能上也比较原电磁型继电器有一些扩展。一、微型电机保护设备中新增加的几种保护措施的应用和调整

  1、快速断开保护设备的应用和调整

 为了保证电机的短路，电流速断保护是主要的，通常是根据闪避电机的启动电流来确定，同时考虑到一定的可靠性，微型电机的安全系数可以小于电磁类型，取1.2~1.3。在选用保护设备时，应选用能自动记录电机启动电流最大的保护设备，使其能进行调整。微型型号的电机保护没有节电保护，通常都是以相电流的形式进行，所以其接地系数是1。

2、电机负序保护的应用及调整

  负序保护是指电动机和电动机的相位断相或者电动机在大电流接地系统中单相接触（电动机），两相短路。负序保护定值通常是根据在额定电流下的负序电流引起的负序电流而进行的，其可靠性系数为1.2~1.5。为了避免在大电流接地系统中（对于大电流的接地系统），保护操作时间。负序保护是根据断相的动作来调整的，它的动作更加灵活。陡河厂的负序保护采用国电南子公司的NEP9800型电动机，其负序保护是由三相 TA电流构成，有些厂商如西屋公司的MP3000、ALS1'0M公司P631，负序电流与正序电流之比，以负序电流与正序电流之比来进行负序保护。所以，在特定设备的定值整定时，必须仔细地分析断相时的反序动作，以作为整定的基础。

3、电机接地保护的应用及调整

当电动机和电缆在单相接地时，采用接地保护，当具有特殊零序 TA的大电流接地系统时，可根据避免电动机启动时的最大零序不均衡电流来调整单相接地电流，正常情况下，动作时间为0.3~0.5秒。电机开启的时候最大零序不平衡的测量是最准确的，根据我们多年测量所得到的结果，通常可采用电机额定电流的0.2~0.4倍，这种该方法能最大限度地保证电动机中的中性点处的单相接地。在低电流接地系统中，只利用零序电流进行零序保护，而不需要判断零序电流的方向，一般都是依据三相稳态电容来调节，以防止外部接地时电机的三相稳态电容，并测量电机的电容电流。零序供电方向的零序保护判断，零序保护在零序电源方向上的判定，应根据其运行的特殊原则进行整定。

4、电机过热保护的使用与调整

造成电机故障的主要原因是电机过热，尤其是这是因为负序电流引起的转子过热。一般保护厂家的电动机反时限电流随时间的变化可以适时地进行设计。

  5、电机堵转保护的应用及调整

  电动机的阻滞保护是一种有效的防止电动机发生堵塞的方法。操作时间可以避免马达从起动到转速切换。为了避免电机的额定负载电流，使其工作电流不能超过额定负载，从而避免了由于速度开关的错误动作而造成的堵塞。

  6、电机低压保护的应用及调整

  低压保护的目的是确保重要电机能够顺利地可靠地启动，切断一些不能自动起动的电机，避免不能自起动。常规电站低压保护母线的低压保护，在 TV安全断开的情况下，很难实现闭锁低压保护。对于高温、高压电站、小型电机和无需自起动的电机，低压保护动作的整定值通常为60%~75%，工作时间通常为0.5 S，主要电机的低压保护工作整定值通常为45%~55%，操作时间一般为9 S。

7、电机过载保护的应用与调整

  定时限过载保护，应避开电机在长时间内允许的最大负载电流，并以电机最大起动时间为宜。逆时限负载限位保护是根据逆时限计算的，通过避免起动电流和起动时间来调整的。

8、电动机差动保护的应用与调整

  根据继电保护与安全自动化设备技术规范，对2 MW以上的异步电机及不符合主保护灵敏度的异步电机，应增加电机差动保护，而国外的电机通常都是由变压器来替代，所以在差动保护系统中，有一个比较完善的备用电机。而国内某些厂商则专门为其设计了一种特殊的差动保护，这种差动保护系统没有电动机的备用保护，需要和电机的整体保护一起组成完整的保护系统。目前，国内外的差动保护多采用比例制差动保护。

  二、变频器电动机差动保护

一般情况下，高压异步电机应该安装有纵联的差动保护装置.对于6.3 MVA或更高的变压器，必须安装此保护装置，以防止绕组和出线发生的相间短路；保护设备宜选用三相三继电器型接线，在变压器两侧的断路器上，在变压器高电压一侧没有断路器的情况下，应在变压器总出端继电器上操作，以使两侧的断路器和消磁开关脱开。对于2 MVA或更高电压下，不满足灵敏度要求的变压器，也要安装此保护。

 如果电机在工作频率下工作，则一般的电机保护可以满足现场的工作需要；在电机在变频器工作状态下，由于增加了变频器设备，在频率、相位上，变频器的输入与输出电流没有太大的关系，若仍按照原有的方式进行保护，则会妨碍其保护功能的发挥。所以，对于带高压变频的电机，只要对其进行单独的保护即可，而不能把它列入差动保护。该差动保护范围包括：将起始端的电流变压器放置在变频器的输出端，而不是在功率开关端，在电机的中线端设置端电流变压器。

在变频工作状态下，变频器的输出频率通常为0.5-120 Hz，而实际的 FM工作范围为15-50 Hz。而现在，普通的.微机保护设备都是按照工业标准来设计的，即以50 Hz的频率进行采样和运算，所以，如何使微机保护设备在大范围的频率下工作，是必须要解决的问题。由于变频调速系统的功率输出端不便安装 VT，因此，如何对电机的工作频率进行实时检测是一个难点。

利用实时频率测量，实时跟踪频率，实时电流互感器这三种进行实时补偿，以达到在变频器工作状态下进行微分保护。本装置采用电压电流相结合的测频方法，设备外部电路无法接入时，采用电流频率测量。

三、在电动机工作中遇到的问题

将高压变频调速装置用于电机，此时，由于电机机端CT1和CT3的电流频率存在差异，从而使常规的电机差动保护不能正常工作。当前，磁力平衡差动保护在实际应用中的主要问题是：①目前电厂所用的电机基本不能为磁力平衡差动所需的中性侧引线。②在变频调速下，磁场差分电流为非工频电流。在微机保护中，50 Hz工作频率下的定值不能用于非工作频率。因为差动保护两端的电流一定是相同的。可在变频调速器下方、电动机上方加装一套 CT，称为CT2，这种 CT组可以装在变频调速柜内，并有CT2、CT3两套电流组成差动保护。

四、保护原理

针对差动保护中的取样值差分，在单片机保护中，各通道的取样都是在瞬间的电流；在未发生侧向内失效的情况下，每个取样电流的总和为0；在内部失效的情况下，每个取样电流的总和都不是0。取样值差动保护是根据特定的操作准则，由取样值和电流的总和组成的。

五、  结语

当前，高压变频器用于电机的继电保护中，主要是利用数值差动保算法来完成，通过一种设备来完成变压器和电机的保护，既可以实现对电机继电保护的相关功能，又可以节约大量的费用。采用上述方法对微机电机的保护进行了应用和整定，取得了很好的效果。在陡河电厂2台250 MW、4台200 MW、2台125 MW机组中，使用了国家电力公司NEP980系列综保设备多年的运行情况，未发生变压器、电机的微机保护装置被误动或拒动。

参考文献：

[1]李志军. 高压异步电动机微机保护的整定 商品与质量,2018(47)

[2]刘一江,易理刚. 高压电动机微机型综合保护的研究与应用[J]. 大电机技术,1999.