高压电动机微机综合保护整定计算.doc

高压电动机微机综合保护整定计算（一）2008年第3期NO.32008“新世纪水泥导报CementGuideforNewEpoch电气白动侣中图分类号:5文献标识码:B文章编号:1008-0473(2008)03-0042-03高压电动机微机综合保护整定计算一唐敏杨超权成都建筑材料设计研究院有限公司(61(KI21)当今新建水泥厂中,高压电动机(6kV或10kV)总容量可占厂内用电设备总装容量一半以上(约55%70%),可见电动机保护装置的整定计算是设计工作中必须而重要的环节.随着现代工业自动化发展,采用计算机技术实现其微机智能型综合保护装置(以下简称”微保装置”)已被广泛应用,并将传统的继电保护装置取而代之.然而,至今还无一完整的”微保装置”整定计算资料作参考;又无一权威性的标准可循;且各公司(供应商)保护装置的配置和参数的设定又有所差异,致使用者普为困惑,笔者以自己经历的多个工程的设计,施工和调试中所得的经验和感知作一总结,集成本文,以飨读者.1高压电动机微保差动主保护各种类型的微保差动保护的功能和动作特性基本相同,但参数的设定和整定计算有所差别.下面以南京南瑞华宁自动化公司(以下简称”南瑞”)的WPD一241系列电动机保护装置和珠海万力达电气股份有限公司(以下简称”万力达”)的MMPR系列电动机微保装置为例阐述.1.1动作特性图1是”南瑞”WPD一241电动机差动保护装置的动作特性.42ItllWPD一241电动机差动保护装置的动作特性图1中:一差动电流,d一lJ.+一制动电流,d=吉l.一l;J一电动机机端电流(定子进线端);一电动机中心线电流(定子出线端);,e一拐点电流;差动启动电流(门槛电流);速动电流;比率制动系数.图1动作特l生图中分三个区:(1)速动电流以上部分属无制动元件的速断区.即,当>时,差动速断保护动作;(2)制动区,属区外故障保护不动作;(3)”斜线”部分属比率差动区,属区内故障保护应动作.即,当制动电流小于拐点电流,e时,差动电流>门槛电流或时,一>(一差动保护动作.因此,可得:=(一)一)(1)即,是以O为起点的斜率(正切值).同时说明比率制动系数的设定是为了区分区内和区外故障,另一类电动机差动保护的比率制动系数是以O点为起点的斜率,如深圳中电电力技术有限公司(以下简称”中电”)的PMC系列电动机微保装置的第一折线.此类装置就不用整定拐点电流.1.2差动速断整定计算归纳起来有两种整定计算方法:一是按差动速断电流应躲过最大外部短路时的不平衡差流计算,如”南瑞”的装置;另一类”万力达”的差动速断电流是按躲过电动机启动时最大不平衡电流计算.(1)前者对于电动机来讲,不平衡差流应是异步电动机输出的三相短路冲击电流,或同步电动机输出的三相短路超瞬变电流.可按工业与民用配电设计手册(以下简称”手册”)有关公式计算.即,电动机为异步电动机时,保护装置的动作电流,.=K?(2)2008年第3期No.32008唐敏,等:高压电动机微机综合保护整定计算(一)电气自动亿式中:Kk可靠系数,采用”微保装置”,可取1.1;接线系数,”微保装置”一般接于相电流,取1;强电流互感器的变比;,c.M异步电动机输出的冲击电流;而=0.9?(3)式中:.M异步电动机馈送的短路电流冲击系数,一般可取1.41.7,准确数据可查”手册”一异步电动机额定容量尸rM与冲击系数的关系曲线”尸lrM一.M曲线”;K一电动机启动电流倍数,笼式电动机取6或7;绕线式电动机取4或5;电动机的额定电流.电动机为同步机时,保护装置的动作电流将(2)式中,ch换为同步电动机输出的超瞬变电流,其它参数和取值均不变.而=(+0.95sin)IrM(4)n式中:一同步电动机超瞬变电抗,取额定情况下的标么值0.2;I_同步电动机额定功率因数角,可由电动机的功率因数COS求得.(2)按启动电流整定的速断电流计算公式:.Kg1rM(5)式中:电动机启动电流倍数,配备有降压或调速装置的电机,值取3;若为直接起动,按公式3中【值.其它参数和取值均与公式2相同.1.3差动启动电流的计算差动启动电流值也有两种计算方法:一是躲过正常运行时的最大不平衡电流计算,即,应按躲过CT二次断线时产生的不平衡电流整定;二是考虑差动灵敏度和匝间短路整定.二者计算式都相同.即=Kk?饥(6)式中:可靠系数.根据”万力达”资料,按cT断线整定时取1.3;按灵敏度和匝间短路条件整定时,取0.20.5.式中其它参数和取值与公式2相同.根据我们以往的经验是按1.01.3整定,但通过本文后面一事故现象的处理(见1.5节),建议应按后者取0.4或0.5整定.1.4比率制动系数和拐点电流的确定在水泥厂中,绝大多数高压电动机的配线都是采用电缆由总降引至各配电电气室,再由配电室高压开关柜配至高压电动机.这样的供电系统,其首端与末端的短路电流相差不大.因此,大多数高压电动机进线端处的短路,可视为总降供电端处(同电压等级的低压侧)短路,短路电流是比较大的.为防止保护装置在外部故障时误动作,应采用适当大的制动系数,使不平衡电流不超过差动启动电流.但制动系数过大,保护装置灵敏度又降低了.由此可见制动系数选择得当是防止外部(区外)短路误动作的保证.根据经验一般取0.5.电动机在正常运行情况下,其负载电流都低于电动机的额定电流,电机绕组的进,出(线)两侧的CT误差又小,因此,不平衡电流也很小,即使在无制动电流情况下也不会误动作,故制动拐点应按差动保护基本侧CT二次额定电流整定.即,e=IJn(一电动机的额定电流;一CT的变比).作为设备调试,运行依据的整定计算值不是不可变的,而要根据不同的工程和现场的实际情况进行修正.1.5实例(1)在我院一工程中,有4台相同的高压电动机,其参数:额定电压10kV,额定功率2500kW,额定电流(定子)189A,功率因数0.81,CT变tL3oo/5,启动方式为液体启动柜(水电阻);微保装置是”南瑞”的”WPD一241系列电动机保护装置”.根据上述计算方法整定值为:差动速断=30.87A(计算过程中,=0.921.45189=1683.9A);差动启动电流值(差动电流门槛值)=4A;制动电流拐点值L=3.15A;制动系数0.5.整定值中,差动电流是按CT断线的条件计算的.经本工程一难见的事故现象处理后分析证明,该值应按灵敏度或匝间短路条件进行整定计算.上述4台电机中,2台生料磨先于2台水泥磨投人生产运行,一台水泥磨调试运行也很正常.最后1台电机按调试运行程序,电动机单独运行时无问题,带上磨筒体(未装球)时,一启动就跳闸.为此,反复检查一,二次接线,相序和极性都是正确的,适当增大整定值也不行;将差动退出运行,表计显示的三相电流都是89A,很正常.将微保装置与另一台掉换也无济于事,照样跳闸.至此,我们分析判432008年第3期N0.32008新世纪水泥导报)CementGuideforNewEpoch电气自动仍定是电机本身有问题,问题在何处?实际运行的三相电流是平衡的;带电前现场测试提供的报告,电机直流电阻也是平衡的然而怎么解释,归根一点必有差流存在.表计显示的电流是电机定子绕组进线端之值,出线端呢?一测出线端,果然B组与进线端一样,而A,C两相与进线端的电流几乎相差一半;重测电机直流电阻,不平衡度达34%(B相最小).因此,只有费工费时拆卸电机检查,才找出原因:是由于施工接线时将定子绕组出线端的6根(每相2根)引出线接错而造成的.即,将A相的一根与C相的一根错位联接,最后又未重新测试,以致将错隐盖,这一时的疏忽大意带来多大麻烦.下文对此具体分析.实测数据:电机单独运行时,进线端三相电流81A;出线端B相81A,A,C两相39A;启动电流(进线端)不1ll0A.电机带磨筒体时,进线端三相电流89A;出线端B相89A,A,CN43A;启动电流约180A.错误接线示意图见图2,根据图2可知,电动机定子绕组各相进线端的引出线和绕组本身的三相电流是相同的,因此,电动机在无差动保护装置下,即使带负载也能正常运行.足子绕组进线端Hvw,定子绕组出线端图2错误接线示意图电机出线端的电流:ib=iBia=ic=1i+ic即,电机出线端A,C两相电流是该两相电流1目量之和,见图3.其值则有:tJaI-t,al和ILI-tJ.I44根据”南瑞”动作特J80A/60=1.3A都小于拐点电流3.15A,则差动动作判据应是,出2008年第3期No.32008新世纪水泥导报)CementGuideforNewEpoch经验之谈中图分类号:TQ172.614.1文献标识码:B文章编号:1008-0473(2008)03-(1045-02提高出磨生料质量的经验郭清芳天津振兴水泥有限公司(300400)程飞大连小野田水泥有限公司(116035)天津振兴水泥有限公司采用x一荧光分析仪和QCS质量控制系统作为质量检验和质量控制手段,选用以生料三率值(KH,SM,IM)作为控制目标值.QCS质量控制系统通过实时PI控制,使三率值实际值与设定值一致.四种原料(石灰石,砂岩,铝矾土和铁矿石)由皮带秤输送到生料磨进行粉磨,出磨的生料由取样器自动取样,取样器将每2h取得的生料混合作为该时间内的代表样.生料代表样通过人工取样送到x.荧光分析仪进行化学全分析,分析结果自动通过数据通讯接口传送到生料质量控制计算机,QCS系统根据生料的结果计算出实际的生料三率值,并跟设定的生料三率值进行比较,在假设其它三种原料(砂岩,铁矿石,铝矾土)成分不变的情况下,反推石灰石成分的变化.QCS系统根据石灰石中某元素高低的变化,重新计算配比,相应地降低或升高主控该元素的原料.水泥行业衡量产品质量稳定主要是通过出厂水“-28d抗压强度的标准偏差和变异系数来衡量.如果要提高产品质量的稳定,就必须从源头抓起.水泥企业出磨生料的稳定是影响最终产品稳定的重要因素,因此我们将提高出磨生料成分的稳定性作为改进的重点.1目标确定我公司20032006年出磨生料三率值合格率见表1l.l=>(门槛电流).将两个启动电流值分别代人公式7式并除以CT变比得:1.323110A/60-2.43A<=4A=1.323180A/60=3.97A4A从上述事故现象分析,应属于区内故障,电机单独运行时,差动保护就应动作,但未动(差动电流只有2.43A<4A);而是在带磨筒体并在启动情况下(即以启动电流计算)刚好达到动作之值(4A),可知整定值过大.根据计算,门槛值应少于2.43A.因此,差动启动电流值应按差动灵敏度和匝间短路计算.即:0.51:1.58AUU(2)我院另一工程中,高压电机参数:额定电压10kV,额定功率2000kW,额定电流(定子)140.4A,CT变比20Q,5=40,启动方式为液体启动柜(水电阻);微保装置是”南瑞”的”WPD一241系列电动机保护装置”.根据公式2和公式3整定计算如下:异步电动机输出的冲击电流:=0.9?K?=0.91.73140.4:911.37A保护装置的动作电流:=K?:1.119