厂用电动机差动保护培训学习资料.doc

HN-2041型电动机差动保护装置 HN-2041型电动机差动保护装置培训学习资料12目 录1 系统概述13工作原理13.1保护和定值整定原理13.2 定值清单53.4 测控原理64 硬件说明74.1 面板说明74.2 信号指示灯84.3 按键84.5 模件说明121 系统概述1.1 适用范围HN-2041型电动机差动保护装置（以下简称装置）主要用于2MW及以上大型电动机及容量小于2MW但其速断保护灵敏系数小于2.0的电动机的差动保护，与HN-2001电动机保护测控装置共同构成大型电动机的全套保护测控系统。1.2主要特点u 保护功能与通讯功能相互独立，任何通信故障不影响保护单元的正常运行。u 具有本地或远方操作功能。u 装置可存入多套定值，定值可以由本地或远方整定。u 装置具有故障录波功能及32次带时间信息的保护动作顺序事件记录，且具有掉电保持功能。u 装置具有独立的交流电流电压输入、输出回路，及独立的具有防跳功能的操作回路（适用于断路器回路或FC回路）。2 装置功能2.1保护功能u 差动速断保护u 分相比率差动保护u CT断线闭锁u 电动机启动保护2.2测控功能遥测采集和计算、非电量信号采集、通讯、对时。2.3 自检功能u 掉电自检、内部故障自检、开出自检。3工作原理3.1保护和定值整定原理3.1.1差动速断保护设有一段差动速断保护，在电动机内部严重故障时快速动作。动作判据为： 即任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。式中：为差动电流，为差动定值。1.差动速断定值整定原则：a) 按躲过最大外部短路时的不平衡差流整定 其中：为可靠系数，可以取1.3；为短路产生的最大不平衡电流。b) 根据电动机额定电流整定 其中：可以取3.09.0；为电动机额定工作电流。差动速断定值，可以按两者中的较大值整定。2.差动速断动作电流灵敏度校验： 其中为系统在最小运行方式下，在被保护电动机发生内部两相短路时，流过保护装置的最小短路电流，按照规程要求：灵敏度要大于2.0。3.1.2比率差动1.比率差动保护原理：差动电流： 制动电流： 电动机正常运行时，差动电流理论上为零，实际上不为零，其值为电动机两侧电流互感器传输特性的误差而引起的不平衡电流的大小。制动电流电动机额定电流，是一常数。当电动机外部故障且短路电流大于电动机额定电流值时，不平衡电流会随短路电流的增大呈非线性增大，但此时制动量也随短路电流成比率的增大。选取合适的斜率角，即可保证在最大的外部短路电流下保护不误动，且具有较高的灵敏度。当电动机内部故障时，差动电流迅速增大（/短路电流），制动电流迅速减小（），保护瞬间动作。灵敏度完全能满足大于2.0的要求。比率差动动作区差动速断动作区 a b q 0 2 3 4 图3.2 差动保护特性示意图图中：电动机电源侧电流； 电动机中性侧电流； 差动最小动作电流； 比例特性曲线拐点制动电流；外部最大短路电流； 差动速断定值差动保护动作方程如下： 其中： 当任一相电流满足判据时，保护瞬时动作于跳闸出口和告警出口，装置显示短路故障相。2 差动电流启动定值的整定：差动电流启动定值，可以按躲过正常运行时最大不平衡差流整定。其中：可以取0.50.8；为电动机额定工作电流。3. 比例差动保护制动系数的整定：比例差动制动系数的选取必须要考虑到保护的可靠性和灵敏性因素。如果选择过小，就有可能躲不过区外故障时产生的不平衡电流，进入差动保护特性区，因而发生误动；如果选择过大，就有可能躲开电动机发生区内故障时的故障差电流，进入不了差动保护特性区，因而发生拒动的现象。因此必须兼顾保护的灵敏性和可靠性。比率制动系数：推荐为0.30.5。4.制动电流的整定： 制动电流主要针对当电动机外部发生短路故障时，可以对差动保护进行有效的制动，但是在选择制动电流时必须充分考虑到电动机在发生匝间短路时，同时伴有有汲出电流流出时保护动作的灵敏度，可以整定为：其中：为选择系数，一般可以取0.61.0（推荐整定为1.0）；为电动机额定工作电流。5.比例差动保护灵敏度的校验：其中：为系统在最小运行方式下，在被保护电动机发生两相短路时，流过保护装置的最小短路电流；为系统在最小运行方式下，在被保护电动机发生两相短路时，由流过的制动电流对应电动机差动保护特性曲线上相应的动作电流值。按照规程要求：比例差动保护的灵敏度要大于2.0。3.1.3 CT断线闭锁装置有延时及瞬时CT断线判别功能，具体判据如下：a） 延时判别：当任一相差流大于0.1，且持续时间超过10s，发CT断线信号，此时并不闭锁比率差动保护（在保护每个采样周期内进行）。b） 瞬时判别：机端及中性点侧的六路电流同时满足下面两个条件时认为是CT断线： 1) 一侧CT的一相或两相电流减小至差动保护起动，其余各路电流不变；2) 并且同时满足。瞬时CT断线可选择发信号的同时是否闭锁比率差动保护。为防止瞬时CT断线的误闭锁，满足下述任一条件时不进行瞬时CT断线判别：1) 启动前各侧最大相电流小于0.1；2) 启动后最大相电流大于 1.5；3) 启动后电流比启动前增加。 3.1.4 电动机启动保护考虑到电动机在启动时会产生较大的非周期分量，灵敏的电动机差动保护可能会因为躲不过启动时的不平衡电流而造成保护误动作。本保护根据现场的实际出现的情况，在启动时间内（可以整定），将差动启动电流（）定值加倍，将差动比率制动系数加倍，制动电流继续保持不变，将差动保护动作出口的时间带60ms的延时。当保护启动结束，立刻恢复正常定值和出口时间。3.2 定值清单序号符号名称整定范围整定步长单位1电动机额定电流0.1200.01A2电动机启动时间0.0099.990.01s3差流速断定值0.1200.01A4差动制动电流0.220.01A5差动动作电流0.10.90.01A6比率制动系数0.300.750.013.3 保护逻辑框图 HN-2041 电动机差动保护装置逻辑方框图3.4 测控原理3.4.1 遥信采集u 遥信输入经RC网络抗干扰滤波后，由光耦隔离变换输入装置；u 可直接采集常开或常闭220/110V DC的外部开入信号；u 装置周期性查询信号状态，遥信事件分辨率小于2ms；u 为了消除遥信误报，装置采用了软件去抖算法。装置可采集12路遥信量，具体定义及具体功能可按用户要求设定。3.4.2 遥控输出装置一般提供两路遥控输出：遥控合闸、遥控跳闸。一般要求遥控跳合对象即为装置所保护的电力设备。遥控输出在装置内部设置多级软件和硬件闭锁，遥控操作由监控主站下达命令，装置接收此命令并返回校核无误，即输出此命令对开关进行跳/合操作。该控制受相关逻辑如装置故障、防跳回路、分合闸监控回路等控制电路的限制，这保证了遥控能安全、可靠地执行。此外提供3路备用遥控输出，每路输出有两对同时动作的空接点。3.5 自检功能装置具有完善的自检功能：a) 能及时发现装置失电并发出信号；b) 能自动检测到开出控制通道的损坏，并报警；c) 在装置发生内部故障时闭锁保护出口，并发装置故障信号。4 硬件说明4.1 面板说明本装置具有友好的人机对话界面，在前面板设有一个液晶显示屏、九个按键、五个信号指示灯及一个专用调试口（见图1）。图 1 装置的面板布置4.2 信号指示灯名称定 义颜色运行灯闪烁时表明装置正常运行；常亮时表明装置处于整定状态绿灯告警灯装置内部故障或有告警出口时，此灯点亮并保持直到装置复归红灯跳闸灯保护跳闸时此灯常亮红灯合位灯断路器处于合闸位置此灯常亮红灯分位灯断路器处于分位时此灯常亮绿灯4.3 按键按键定义：【确认键】1.当箭头指向主菜单中非设定项、非调试项时，按此键可进入下一级菜单。进入下一级后，此键无效。2.当箭头指向可设定项、调试项时，按此键也可进入下一级菜单。在箭头提示下，按此键后，整定值的某位或某字闪动，调整后，再按此键闪动停止。【退出键】1.当进入到主菜单项以下的非设定项的任一屏时，按此键可退到主菜单。2.在设定项菜单中，按此键退到最后一屏的“是否退出”行。按（退出键）则转到设定项第一屏。【左、右键】1.在非设定项菜单中，此键可向前、向后翻屏（循环），但只能在某一项菜单中翻屏。2.在设定项、调试项菜单中，只要无闪动点，同样可以向前、向后翻屏。3.在设定项、调试项菜单中，有闪动点，按此键可改变数字闪动位。【上、下键】1.在非设定项菜单中，此键可逐行改变箭头指向位置。2.在设定项、调试项菜单中，只要无闪动点，按此键同样可以逐行改变箭头指向位置。【加、减键】1.在非设定项菜单中，此键无效。2.在设定项、调试项菜单中，若无闪动点，按此键无效。3.在设定项、调试项菜单中，有闪动点，按此键可使闪动数字加一或减一。【复位键】任何时候按此键装置复位。4.4 显示说明a) 主界面 开机上电或系统复位后，液晶上显示装置主界面，如下图：HN2041 V4.020021018140150合 能 电 气 此时可以通过左右键进入装置选项菜单屏（即主菜单屏）。b) 主菜单屏 主菜单屏因选项太多故分两屏，如下图：5、设定值查看 6、统计 7、设定值修改 8、开出量调试 1、实时参数 2、开入量状态 3、开出量状态 4、事件记录 此时可通过上下键移动光标选择要查看的菜单项；选定后按确定键则进入下一级屏显；此时也可通过退出键返回主界面屏。c) 实时参数实时参数又分为：电源侧电流、中性侧电流等屏，如下图：中性侧电流 Ia2 = 05.50 AIb2 = 05.50 AIc2 = 05.50 A电源侧电流：Ia1 = 05.50 AIb1 = 05.50 AIc1= 05.50 A 此时可按左右键翻屏，分别显示各参数屏；也可按退出键返回主菜单屏。d) 开入量状态12路开入量的状态分三屏显示，每屏如下图：K05： 0K06： 0 K07： 0 K08： 0 K01： 0K02： 1K03： 0K04： 1K09： 0 K10： 1 K11： 0 K12： 1 图中“0”和“1”分别表示“未动”和“动作”。此时按左右键翻屏，分别显示实时开入量状态；也可按退出键返回主菜单屏。e) 开出量状态8路开出量的状态分两屏显示，每屏如下图：1、启动： 动作2、命令合： 未动3、保护跳闸：未动4、命令跳： 未动5、预告信号：动作6、事故信号：未动7、装置故障：未动8、备用： 未动 此时按左右键翻屏，分别显示实时开出量状态；也可按退出键返回主菜单屏。f) 事件记录可记录32个事件，详细显示事件类型及事件时的实时参数；显示如下图：20021018162620200IA2 = 00.00AIB2 = 00.00AIC2 = 00.00A事件总数：07事件序号：0001速断IA1 = 00.00 AIB1 = 00.00 AIC1 = 00.00 A 在第一屏输入需要查看的事件序号，按确定键进入，按左右键翻屏可查看该序号事件记录的详细信息。g) 设定值查看 可查看各保护功能的投退设定、定值设定、开入量的投退设定等。下图为速断保护的屏显，其余相似。差动速断 投跳/投信/退出运行I=00.00A启动I=00.00A此时可按左右键翻屏并查看其余保护设置，也可按退出键返回主菜单屏。h) 统计统计分两屏显示，如下图：统计起始时间2002-08-10101111保护动作：000次电源侧最大电流： 00.00 A中性侧最大电流：00.00A 可按左右键翻屏查看，也可按退出键返回主菜单屏。i) 设定值修改 由主菜单进入设定值修改菜单后，显示提示“请输入密码”，按加减键变数、左右键移位，装置密码缺省为“1234”，完成后按确认键进入定值修改。按上下键移动指示光标到需修改项，按确认键确认选定，此时被选定项闪烁，按加减键改变数字或状态，按左右键移位，按确认键设定结束，光标恢复正常显示，此时按左右键进入下一屏设定，按退出键返回到“修改结束是否要保存？”屏。各屏如下图：密码无效清除统计？ 请输入密码同设定值查看 0000请输入密码清除事件记录？ 0000 当前时间修改保存定值？退出修改？ 2002-10-18 15:18:23j) 开出量调试主要用于调试时测试开出回路。由主菜单进入开出调试菜单后，按上下键移动光标选定调试回路，按确认键确认选定，此时装置应动作相应出口，状态显示也随之改变。按退出键退出。5、预告信号：分6、事故信号：分7、装置故障：分8、备用： 分1、启动： 合2、命令合： 分3、保护跳闸：分4、命令跳： 分4.5 模件说明本装置由交流接口插件（互感器板）、CPU插件（主板）、出口插件（继电器板）、电源和开入量插件（电源和开入量板）组成。a) 交流插件本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧强电信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用，经两级RC低通滤波接入模数（A/D）转换回路。在转换过程中，采用了独创的处理采集相角误差方法，既满足了测量精度的要求，又满足了对保护动作范围的要求。b) CPU插件CPU插件采用先进的高性能工业级嵌入式微处理器，多CPU结构，硬件系统具有高的抗干扰能力及工作可靠性。采用高速、高精度的A/D转换芯片，提高了数据采集的分辨率和测量精度。CPU插件有12路开关量输出回路，用于驱动出口跳闸继电器和信号继电器。开出量按其电源受控情况分为两类：一类是24V电源经本装置故障告警继电器常闭接点闭锁的，用于驱动出口继电器，可防止CPU故障时上述继电器误出口跳闸。另一类是24V电源不经闭锁的，用于驱动信号继电器。c) 出口插件出口插件上设有启动继电器，其常开接点闭锁跳合闸回路24V电源。保护动作后，由出口插件的跳闸继电器给出一对跳闸接点，并分别给出遥控信号、出口信号和面板上的灯光