高压电动机差动保护原理及注意事项

高压电动机差动保护原理及注意事项差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000kw 以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kw(含 2000kw)以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。对被保护范围区外故障引起区内电 流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端ct 不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流， 比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。当电动机内部发生短路故障时， 二者之间产生差流， 启动保护功能，出口跳电动机的断路器。微机保护一般采用分相比差流方式。图 1 电动机差动保护单线原理接线图为了实现这种保护， 在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器ta1 和 ta2 。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流i 12 与i 22 之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。 图 1 所示为电动机纵差保护单线原理接线图。在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个bch-2 型差动继电器或两个dl-11 型电流继电器构成。如果采用dl-11 型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s 的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将ct 二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为ia1、ia1*、ic1、ic1*（电机的端电流），ia2、ia2*、ic2、ic2* （电机的中性线电流），带* 的为极性端。保护装置的原理接线图如图2 所示。电流互感器应具有相同的特性，并能满足10%误差要求。微机保护原理框图见图如下：idai sdidci sd差动速断（投跳） 1act差动速断btj保护i i seti i nid i setid-isetk(i -i n)比率差动（投跳） 1tdzact分相比率btj差动保护btj：保护跳闸继电器，act ：保护动作信号继电器i (i1+i 2)/2 为电动机的和电流幅值i d i 1-i 2 电动机的差电流幅值i da ：a 相差动电流i dc ： c 相差动电流i sd 差动速断电流整定值i set 整定的差动保护最小动作电流值i n 电动机额定电流值k整定的比率制动系数t dz：整定的差动保护动作时间t：差动保护实际动作时间1、差动速断保护电动机内部发生严重短路故障的时候，为了迅速启动保护，而设置了此功能。因为在启动过程中有瞬间的最大的不平衡电流，为了躲开这个电流，使差流速断在启动过程中也能正常工作，整定值isd 应大于启动瞬间的最大不平衡差电流。启动保护判据：idai sd或 i dci sd2、分相比率差动保护分相采集电动机的端电流和中性线电流，计算出差电流和和电流。何为比率差动？即比率制动，又称穿越电流制动，这种制动作用与穿越电流的大小成正比，因此保护的起动电流随着制动电流的增加而自动增加。起动电流/ 制动电流称为制动系数，从这点上可称为比率制动。为什么要计算和电流？本保护带70ms 的延时，以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。3、整定值自动加倍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，一般微机保护在启动过程中给整定值自动加倍功能，最小动作电流iset 和比率制动系数k 自动加倍。4、ct 断线检测ct 断线时容易保护动作，为防止此类现象发生，当发生ct 断线时闭锁保护出口。但ct 开路也不是好玩的。判断逻辑：四个电流中仅有一个电流小于0.125 倍额定电流，且其它三个电流均大于0.125 倍额定电流但小于额定电流时，才认为发生了ct 断线，发出信号，闭锁保护出口。当 ct 断线条件不满足后，ct 断线信号及指示灯自动复归，并自动解除保护出口闭锁。5、参数设置例：设引风机的额定功率p=2240kw ，额定电压 =6000v ，额定电流 =p/1.7ucos =2240/1.7*6*0.8=269.43a,ct 变比为 400/5=80 ，则二次额定电流为ie2=269.43/80=3.37保护装置的动作电流按躲过电动机额定电流来整定(考虑二次回路继线)，即i set = k rel kap kcc ker ie2(1)式中k rel 可靠系数，取2； k ap 非周期分量系数，对异步电动机取1.5； k cc 为同型系数，取1； k er 电流互感器综合误差，取0.1； i e2 电动机的二次额定电流；i set=2 1.5 1 0.1 3.37=1.01整定时取1.1比率的整定值按躲过电动机最大起动电流下差动回路不平衡电流整定。最大起动电流i st max 下的不平衡电流i unb max 为i st maxi unb max k ap k cc k ernta 2*1*0.1*10 i n 2 i n取 k ap 2、 k cc 1、 k er0.1、i st m ax k sti n （ 取k st 10）比率制动特性斜率为k rel i unb maxk=k st i ni cdqdi g2 * 2i n10i n0.3i ni n=0.4k rel可靠系数，取2，i g 为拐点电流，本装置中固定为额定电流i n差动速断定值isd 按躲过电动机起动瞬间最大不平衡电流条件整定。isd k rel i unb max =2 2 3.37=13.48ak rel 可靠系数，取2实际取：isd=13.5a整定值，要用灵敏系数来校验，要求灵敏系数不小于2。保护装置的灵敏度可按下式进行计算，id(6.3)(2)系统最小运行方式下，电动机出口两相短路电(2 )i d (6.3)( 2)9052序号名称及定义符号单位整定值1电动机额定电流ina2差动速断电流isda3最小动作电流iseta4比率制动系数k5电动机启动时间tqds6差动保护动作时间tdzs6、差动保护安装和调试过程中的注意事项首尾端的ct 伏安特性曲线要尽量一致，以减小ct 不平衡电流引起的保护误动作。ct 二次侧必须有一端要可靠接地。ct 必须按交接试验标准进行各项试验。ct 安装的一次侧极性要注意，二此侧极性要做相应的调整。尤其在接线时要注意和微机