6KV电机综合保护装置的原理及定值的计算ppt课件.ppt

学习提高共进成就团队辉煌 6KV电机综合保护装置的原理及定值的计算电热检修部 路文明 1 6KV综合保护装置的作用 当电动机发生相间短路和电动机长时间启动堵转 断相 反相 匝间短路等故障或异常现象时 保护装置能够出口跳闸或发异常报警信号 综合保护装置主要用于大型及中型三相异步电动机采用真空断路器或少油开关做为出口的电动机回路上 2 我厂的6KV综合保护装置主要有四种类型 WDZ 3D微机型电动机综合保护装置 用于7 炉辅机和补水循环水泵 WDZ 1 1C数字式电动机保护装置 用于3 4 机的6KV电动机的保护PA231T数字型电动机综合保护装置 用于柠檬酸厂6KV电动机保护 NEP998A数字式电动机测控保护装置 用于135MW机组所有的6KV电动机保护 3 装置的性能 装置有很高的可靠性和安全性 装置的设计 由交流回路 电源回路 出口回路 人机界面以及逻辑回路组成 装置的工作电压为直流电压 220V允许偏差 20 15 装置的采样参数交流电压100V 交流电流5A 频率50HZ 装置的出口部分的继电器均密封的小型大容量快速继电器和干簧继电器 接点容量大220V10A 可直接启动跳开关回路 液晶中文显示 显示信息丰富 直观 正常运行时显示电动机的各相电流 保护动作后将显示动作信息 同时点亮对应的动作类型信号灯 装置采用32位单片机 性能稳定可靠 采样速度快 精度高 计算速度快 充分保证装置的可靠性和快速性 4 装置人机界面操作方便 复归键 人工复归信号 指示灯信息 液晶信息 复归信号继电器 退出键 1 保护状态下 连续按住该键3秒以上可切换至监控状态 并进入监控主菜单 2 监控状态下 在监控状态下按该键可切换为保护状态 3 监控状态下进行整定或设置时 按该键将放弃这次操作 整定和设置无效 5 确认键 1 保护状态下 进入某菜单2 监控状态下进行整定或设置时 按下该键将确定这次操作 整定或设置生效 四个方向键 1 保护状态下 按住该键可循环显示电流 开入量 时间 当前保护定值等信息 2 监控状态下 移动光标到要选择的菜单上 3 监控状态下进行整定或设置时 按该键将增加减少某数值 6 保护内容定值清单 7 8 9 二 控制字清单 10 11 保护装置的主要功能有 两相式电流速断保护两相式定时限过流保护过负荷保护 可选择投跳或者投信 负序反时限保护过热保护 可选择投跳或者投信 堵转保护接地保护 可选择投跳或者投信 低电压保护及TV断线闭锁低电压保护具有远传及记忆故障信息的功能 记录故障信息和类型具有测量有功 无功 功率因数的功能 12 13 装置背板接线端子图 14 保护原理图的不同和区别 一 电动机的相间短路保护电流速断保护定义 按躲过被保护元件外部短路时流过本保护的最大短路电流进行整定 以保证它有选择性的无时限电流保护 称为电流速断保护 电动机电流速断保护作为电动机相间短路及引出线短路的主要保护 对于异步电动机的多相短路 广泛采用电流速断保护装置 原理 当电动机三相电流IA IB IC大于速断保护的整定值时 则保护装置动作出口 考虑到大多数6KV的电动机都是在小电流接地系统中运行 因此保护装置我厂都按照两相式接线构成 15 在没有微机综合保护装置以前 高压电动机的电流速断保护装置 一般多采用不完全星形接线 对于这种接线方式 不论在什么情况下流入继电器的电流皆为所接电流互感器的二次电流 而且灵敏度相同 与两相电流差接线比较 可以降低保护的整定值 提高保护的灵敏度 因为电流速断保护是无时限跳闸的 所以保护装置的动作电流应该躲过电动机在全电压下起动时的起动电流 二次动作值为Idz Kk Kfx nLH Iqd式中Kk 可靠系数 对DL型继电器取为1 4 1 6 对GL型继电器取1 8 2 Kfx 电流互感器的接线系数 当采用不完全星形接线时 Kfx 1 当采用两相电流差接线时 Kfx nLH 电流互感器的变比 Iqd 电动机的起动电流 16 现在的微机综合保护装置1 电流速断保护 在电机启动时间内速断保护的定值自动加倍 加倍时间由电机启动时间定值决定 启动结束后速断保护定值自动恢复原定值 这样可防止在启动过程中启动电流过大引起的误动 又可在电机运行过程中具有较高的灵敏度 电流速断定值的计算公式如下 速断定值按躲过电机启动电流整定 时限可整定为速断或极短的延时 Isd 式中K 可靠系数 取1 2 1 3 Istart 电机启动最大电流 一般为8 10Ie 17 以135送风机为例CT变比 150 5 30送风机的额定电流 一次Ie 85 4A 二次工作电流 电流速断保护动作电流 Isd 1 2 9 85 4 461 2AIsdj 所以 A相和C相的二次电流在启动时间内达到30 74A时 立即出口跳闸 A相和C相的二次电流启动时间后达到15 37A时 立即出口跳闸 18 2 定时限过流保护 定时限过流保护定义 为了实现过流保护的动作选择性 各保护的动作时间一般按阶梯原则进行整定 即相邻保护的动作时间 自负荷向电源方向逐级增大 且每套保护的动作时间是恒定不变的 与短路电流的大小无关 具有这种动作时限特性的过流保护称为定时限过流保护电动机的定时限过流保护主要对电动机启动时间过长 堵转等提供保护 也作为短路故障的后备保护 当电动机两相电流IA IC大于过流保护的整定值时 经延时作用于出口跳闸 由于电动机在启动过程中电流较大 所以过流延时定值应躲过电机自启动时间 过流定值可根据启动电流或堵转电流整定 一般为1 2 2Ie 19 3 电动机负序保护 负序电流的产生 当电动机出现三相电压不平衡 断相 反相 匝间短路时 都会产生负序电流 负序电流对电动机的危害 如果电动机中产生负序电流 诱导电动机中逆扭矩增加 从而使电动机的温度上升 效率下降 能耗增加 发生震动 输出亏耗等影响 各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短 加速设备部件更换频率 增加设备维护的成本 20 负序保护是微机保护最近几年推出的保护功能 老的微机保护就没有这个功能 如 我厂的PA231T数字型电动机综合保护装置 用于柠檬酸厂6KV电动机保护 最早出现的是叫不平衡保护如 WDZ 3D微机型电动机综合保护装置 用于7 炉辅机和补水循环水泵 后来出来的微机保护都叫负序保护 21 说明 在负序过流保护中设置有启动元件 只有电动机的负序电流大于启动元件的门槛值时 才能启动反时限计时 另外 为防止外部故障或外部供电系统出现不平衡时 电动机的反馈负序电流可能引起负序过流保护误动 根据区内 区外发生不对称短路时 I2 I1的比值不同 当下列条件满足时 可将负序过流保护闭锁 I2 1 2I1 其中 I1 正序电流I2 负序电流 NEP998A的保护装置的负序保护原理 22 假设 正序电流为 I1 负序电流为 I2 若三相电流都接入装置 则I1 IA aIB a2IC 3 I2 IA a2IB aIC 3 a ej2 3负序保护的动作为反时限特性 动作方程为 t 其中 T 负序反时限常数 I2 负序电流测量值 Ied 电机二次额定电流值 23 负序电流门槛值 电动机外部两相短路时 正序电压等于负序电压 等于正常电压之半 故此时的负序电流I2为 0 5Ie负序反时限常数 机端两相短路时 负序电压标幺值为0 5 流入电动机的I2值等于 24 考虑到外部两相短路负序电流闭锁并不十分可靠 动作时间仍应躲过后备保护动作时间 取1 4s 于是 我们135机组负序反时限常数所以根据以上公式可以得出时间常数T不变时 越过负序电流门槛值时启动 负序电流I2越大 动作时间就越小 25 WDZ 3D的微机保护装置的不平衡保护原理 WDZ 3D的微机保护不平衡保护I2其动作判据为I2 I2dzt2 min 20s T2 I2 I2dz 1 其中1 I2 I2dz 2时或t2 T2其中I2 I2dz 2时式中I2 电动机的负序电流AI2dz 负序电流动作值AT2 整定的动作时间常数st2 不平衡保护动作时间s从动作判据中可以看出 本保护的动作特性是一条带最大和最小定时限的反时限曲线 如图1所示 设置最小定时限是为了防止电动机外部二相短路时的误动作 26 27 4 堵转保护 由于机械故障 负荷过大 电压过低等原因可能使转子处于堵转状态 在全电压下堵转的电动机 电流很大 特别容易烧坏 堵转保护亦可作为相间故障的后备保护 装置根据采集的各相电流计算出正序电流 当正序电流大于堵转电流定值时 保护经过延时跳闸出口 堵转保护在电动机启动过程中退出 正常运行时投入 电机在启动过程中如发生堵转 特别当电机允许堵转时间小于电机启动时间时 考虑到堵转前电动机空载 处于冷态 允许适当延长跳闸时间 此时过流保护将起主要保护作用 28 5 单相接地保护 我厂高压电动机6KV供电系统 通常为小电流接地系统 小电流接地系统中发生单相接地时 系统的线电压对称性没有被破坏 可以对用户继续供电 但为了防止事故进一步扩大 允许短时运行1 2h 在此间应该积极地采取措施加以消除 小电流接地系统的保护方式一般采用油选择性的零序电流保护 它利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性地发出信号 保护装置直接采集零序电流互感器的电流量 29 安装电流互感器时应注意以下两点 电缆头和零序电流互感器的支架用绝缘物隔开 在发生单相接地时 接地电流不仅在地中流过 也有可能沿着电缆外皮流过 为了防止区外故障时保护装置误动作 电缆头接地线应穿过零序电流互感器 30 整定原则电动机单相接地保护的动作电流 按大于被保护回路的电容电流整定为Idz Kk 3I0c max式中Kk 可靠系数 一般为4 5 3I0c max 当外部发生接地故障时 流过被保护回路的最大接地电容电流 其单相接地保护的动作电流较小 一般整定值范围在200mA以内 当输入保护的零序电流大于零序保护整定值 保护经延时发信但不出口跳闸 31 6 电动机的过负荷保护1 电动机的过负荷及其危害性当电动机的定子电流或转子电流超过额定值时 说明电动机处于过负荷状态 过负荷必然引起电动机绕组温度升高 使绝缘老化 缩短电动机的使用寿命 32 33 2 引起电动机过负荷一般有下列几种情况 起动和自起动的时间拖延得过长 电动机在起动和自起动时电流很大 但是这种过电流是短时间的 当电动机达到额定转速以后就消失了 只有在某些原因影响下 起动时间被拖长或者在自启动时负载的阻力矩大于电动机的起动力矩 电动机不可能转动起来 这时将在电动机的绕组中长期通过起动电流 造成电动机过负荷 运行中的电动机一相断线 这种情况多数发生在低压电动机上 一般是一相熔断器熔断后其它两相的电流显著增大 定子电流增大的倍数与电动机的参数有关 如果在额定负荷下断线 约增大到额定电流的 1 6 2 5 倍 对于某些具有变动负荷的机械 如起重机 轧钢机等 由于工艺过程的特点而引起的过负荷 因原料而产生机械过负荷 如将湿煤送入碎煤机 磨煤机中 也会产生机械过负荷 34 3 过负荷保护装置老继电器组成的保护装置的动作电流应按躲过电动机的额定电流整定 并且考虑到当短时间的过负荷消失时 在电动机流过额定电流的情况下 继电器能够返回 因此 保护装置的动作电流的值为Idz f 式中Kk 可靠系数 当保护装置动作于信号时 取为1 05 当动作于跳闸或减负荷时 取为1 1 1 2 Kf 返回系数 当用DL型继电器时 取为0 85 当用GL型继电器时 取为0 8 Kjx 接线系数 Ide 电动机的额定电流 nLH 电流互感器的变比 而微机保护装置的过负荷保护设置原则是当电动机三相电流IA IB IC大于过负荷保护的整定值时 经过延时 装置发信 过负荷定值应小于过流保护定值 由于电机在启动过程中电流较大 所以过负荷延时定值应躲过电机自启动时间 电动机的过负荷只报警 不出口跳闸 35 保护控制二次原理图 36 运行时需要注意事项 A 事故事件记录查询查询事故记录 当保护装置出现保护动作信号时 可以进入监控主菜单可以查询事故记录 查询最新的动作记录 可以查询故障动作类型 动作的时间 动作时的定值 动作时采样的幅值 查询事件记录 可以进入监控主菜单可以查询事件记录 查询最新的告警记录 可以查询保护动作 装置上电 各种告警信息 37 B 保护装置的告警信号 综合保护装置的电压断线 断路器辅助接点位置 弹簧未储能 保护动作 控制电源消失 保护装置故障等信号 从现场总线输出 送到厂用电监控装置 然后通过通讯 经过两个通讯协议 送到DCS 即DCS中6KV辅机的报警光字牌是通过通讯送来的 6KV辅机电流量是由保护装置的F 5 F 6直接输出到DCS的 38 C 开关的位置信号作用 开关的停止信号 运行信号 控制电源消失信号 开关切就地信号四个量是由直接开关量送到DCS的 其中开关的运行和停止信号是由6KV的手车开关的辅助触点送出的 39 D 内反馈开关的控制回路 135机组的8台风机和一台循环水泵由于使用内反馈调速装置 开关在试验位置时 远方DCS不能合闸如果DCS要做试验 必须在6KV开关柜内短接103和121 开关在运行位置 就地不能合闸 只能通过远方DCS才能合闸 原因开关在运行位置 必须通过内反馈调速装置才能合闸 否则不通过内反馈调速