电动机差动保护误动分析

电动机差动保护误动分析 单位：河南发电厂姓名：乐乐工种：维修电工高级技师时间：2010年10月6日电动机差动保护误动分析摘要：信阳电厂1号给水泵电动机近来在运行期间，当电动机启动时，差动保护频繁动作跳闸，通过分析和试验，确认是电流互感器二次电流畸变，造成差动误动，通过减小回路阻抗、更换新型的微机保护，使得差动保护误动得以解决。关键词：电动机 差动保护 误动 1. 差动保护配置及动作原理图1. 差动保护原理接线图信阳发电厂1号给水泵是全厂水系统的主要设备之一，其主要参数为：型号YK2000-2/990,额定容量2000kW，额定电流230A，额定转速每分钟2980转，采用星型接线方式，各方面的性能都比较稳定.按照继保规程规定，高压电动机容量在2000KW及以上，或容量虽小于2000KW但需要差动保护的电动机，在电流速断保护不能满足灵敏度要求时，应装设纵联差动保护。我厂1号给水泵采用的是常规差动保护（如图1），A、C两相分别装有一个DCD2型差动继电器，当电动机开关侧电流（2LH）和电动机中性点侧电流（1LH）的差流Id大于整定动作电流Idz时，可以分别动作于跳开给水泵开关。2. 差动保护误动原因分析1号给水泵近来在运行期间，当电动机启动时，差动保护频繁动作，检查过电动机一次系统无异常，二次接线无异常，校验过差动继电器也正常。在电动机开关柜内的差动保护二次电流回路的端子处接入便携式波形记录仪，在电动机启动时录得波形如图2所示：图中四条曲线从上至下分别为开关侧A相电流、开关侧C相电流、中性点A相电流、中性点C相电流。Ip图3. 电流互感器等值电路图一次电流 Is二次电流 Ie励磁电流 Ip/Kn二次侧全电流 Kn匝数比（KnN2/N1） Zb二次负荷阻抗 Zk励磁阻抗Xct二次绕组电抗 Rct二次绕组电阻图2. 差动保护误动时的录波图电流正常的波形应该是正弦曲线。从图中可以很清楚的看到，开关侧A相和C相的电流都比较正常，接近正弦波形，而中性点A相和C相的电流都产生了巨大的畸变，波形完全变形，正是因为中性点A相和C相电流产生的畸变导致了差动保护的误动作。关于产生这种巨大畸变的原因，在对中性点电流互感器做过全面的检查和试验后，确认无故障后，经过分析，笔者认为主要是由于以下两方面原因引起的：原因1：差动保护二次回路负荷过大：如图3所示，在正常运行时，电流互感器的一次安匝（IpN1）不会全部转换成二次安匝（IsN2），其中有一小部分将作为励磁安匝（IeN2），用于产生铁心所需要的磁通，即：Ip/KnIsIe。显然Ie是电流互感器产生误差的根源。但在正常规定的范围内，因为Ie很小，我们通常把一次电流和二次电流看成正比关系，即：Ip/KnIs。但当电流互感器的铁心中磁通密度达到一定的数值时，将出现饱和现象。此时磁通密度再增加时，要求励磁电流大幅度的增加，将导致二次电流不再和一次电流成正比，从而出现严重的畸变。在开关初始合闸或故障情况时，都存在一个持续数十至数百毫秒的暂态过程，电流互感器处于过度饱和状态，而继电器正是在这个时段动作。笔者认为差动回路二次回路阻抗偏大，给水泵长期运行，电流互感器产生严重的剩磁，造成互感器在高剩磁时总负荷能力相应下降，在一次电流低于正常饱和值时即过早饱和，引起二次电流产生畸变是造成差动保护频繁误动的主要原因。原因2：旧的差动保护装置抗不平衡电流能力差。当电动机大电流启动时，易引起两侧电流不平衡，旧的DCD2型差动继电器躲不平衡电流能力比较差，只能通过调节差动动作定值和比率制动系数来调节保护装置的动作特性所以导致经常误动。3. 差动保护回路的改进方法1：并联两条电缆芯，减少回路阻抗1号给水泵电动机距离开关柜较远，而保护装置就装在开关柜上，从中性点电流互感器到保护装置的二次电缆有近250米长，按照铜的电阻率为1.7108m，电缆芯截面2.5mm2来算，电缆回路的电阻值约为3.4，相比保护装置的阻抗和二次接触电阻，电流互感器的二次负载可以认为主要都决定于二次电缆的阻抗，减小二次电缆的阻抗就可以有效减小二次回路总的阻抗。增大电流回路的电缆面积，用一根备用电缆芯分别与原来的中性点电流互感器二次连接线并联使用，将原来的连接导线阻抗减小一半，大大减小了二次回路的阻抗。方法2：采用新型的微机保护装置新型WDZ-3C微机保护原理接线图如下：WDZ-3C型电动机微机差动保护装置主要用于大型(2000KW及以上)三相异步电动机的差动保护与配套的WDZ-3D型电动机微机综合保护装置共同构成大型电动机的全套就地保护。本装置具有如下特点：采用16位单片机80C196作主控单元、汉字液晶显示操作简便直观、用串行EEPROM存放保护定值电动机运行及故障信息、软硬件冗余设计抗干扰性能强、完善的软硬件自检二级看门狗、体积小重量轻可直接安装在开关柜上、完善灵活的保护功能、具备掉电保护的事件记录功能、串行通信接口。图4. 改进后电动机启动时的录波图采用新型WDZ-3C微机保护的主要优点：本套保护装置在电动机启动时带有约70ms 延时以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流.。为防止在电动机较大的启动电流下由于始末端CT 不平衡电流引起本保护误动作,本装置提供了整定值自动加倍功能即在电动机启动过程中将整定的差动保护最小动作电流值Iset和比率制动系数K 值自动加倍，启动结束后又返回正常的整定值。采用上述两种措施以后，使用与前面相同的试验方法,又进行了反复的试验，录得波形如图4所示。从图中可以看到，电流的波形基本恢复了正弦波形，没有出现过严重饱和的情况。在后来的实际运行中，差动保护再也没有出现过误动作的现象，问题得到了很好的解决。4.结束语电流互感器作为各类保护的测量元件,其传变过程的真实性将直接影响到保护动作的效果,而其饱和的问题在实际应用中影响最为突出。随着各类