数字式电动机保护反时限过负荷整定计算及实验方法

1、数字式电动机保护反时限过负荷整定计算及实验方法4 冶金动力 METALLURGICALPOWER 2002年第6期 总第94期 数字式电动机保护反时限过负荷整定计算及实验方法 王宁,郑蔚,刘全 (北京四方立德公司,北京100085) 【摘要】针对数字式电动机保护CSL216M反时限过负荷保护难以整定以及如何采用实验方法验证其正 确性的问题,提出了时限发热时间系数t的四种估算方法,并推导出现场条件下的实验公式,确保电动机的 顺利投运. 【关键词l电动机;过负荷;反时限;发热时间常数 【中图分类号】TM32【文献标识码】A【文章编号】10066764(2002)06000403 Adjustmen

2、tCaculationofInverseTime?lagOverloadofDigitalMotor ProtectorandtheTestMethods WANGNing,ZHENGWei,LIUQuan rBeijingSifangLeaderCo.Ltd.,Beijing100085,China) 【Abstract】Itisdifficulttoadjustinversetime-lagoverloadofCSL216Mprotectorfordigi- talmotors.Itisaproblemthathowtoveriffitsconectnessbyusingtestmetho

3、ds.Fourestimat- edmethodsforinversetimelagheatingtimefactorTaregiven,andtestfomulasunderin-situ conditionsarederived.Thisassuressuccessfulcommissioningofthemotors. 【Keywords】motor;overload;inversetime-lag;heatingtimeconstant 1前言 CSL216M是四方公司研制生产的数字式电动 机保护装置,主要适用于2000kW及以下不设纵 差保护的异步电动机和2000kW以上的异步电动

4、机或同步电动机的后备保护.CSL216M数字式电动 机保护可以实现两相过流,反时限过负荷,启动时 间过长,零序过电流,零序过电压,堵转,低电压等 保护功能.另外,该装置还具备软压板,遥测,遥信, 遥控,遥脉,远方管理等功能,便于接人综合自动化 系统.t 该装置所有保护功能中,只有过负荷为反时 限,其余均为定时限保护.由于CSL216M的反时限 过负荷保护与传统保护有差异,定值整定较复杂, 所需参数较多,同时国内电机生产厂家又很难提供 保护整定计算所需的必要参数,造成用户在对 CSL216M进行定值整定时有困难.同时由于过负荷 特性计算较复杂,也造成了用户在调试及运行时不 易掌握. 为方便用户整

5、定定值及运行维护,在参考文献 【1】的基础上,对反时限过负荷定值的整定及调试 方法进行了归纳,供用户参考. 2问题的提出 热过负荷主要作为过负荷,不对称过负荷,定 子断线等引起的电动机过热保护,也作为电动机短 路,起动时间过长,堵转等其他故障的后备保护.当 过负荷累加量大于75%时发出告警信号;如过负荷 跳闸压板投运,当过负荷累加量大于100%时,则发 出口跳闸命令;跳闸成功后清热积累值.过负荷保 护采用反时限保护元件,动作时限与被保护线路中 电LPOWER5 ,2电机实际运行时电流的负序分量. 定义电机发热时间系数下和等效电流厶分别 为:下=p1?(2) 眉=k.?(争):+后:?(争):(

6、3)IVV1 则式(1)等效为:百寺(4) 式(4)中诸电流均以电动机额定电流,vt为基 值.当厶1.05时,t为无穷大,即保护不动作;当下 为1502250s,其数值一般应由制造厂提供.实 际上,用户在整定定值时,最难确定的就是发热时 间系数下,因为国内的电机生产厂家很难提供这个 参数.为此,我们整理了几种计算方法以供参考. 3解决方案 3.1方法1:由制造厂提供的过负荷能力数据进行 估算 如在0倍过负荷时允许运行ts,则按式(5)进 行估算:下=?Ql=(01.05)-(5) 式中:0=,/Iv1. 3.2方法2:由允许堵转时间t进行估算 如堵转电流倍数,I.,允许堵转时间t,则按式 (6

7、)估算:百=?Q=(1.05:)?t(6) 式中,L等于堵转电流定值除以相电流反时限电流 定值. 3.3方法3:由启动电流下的定子温升进行估算 其估算公式如式(7)所示: or,. 下=?Q.=(7)n 式中:卜电动机额定连续运行时的稳定温升; ,|.电动机启动电流倍数; t.电机启动时间; 电机启动时的定子绕组温升. 3.4方法4:根据电机运行规程进行估算 如电机规定从冷态启动到额定转速的连续启 动次数不超过两次,则估算公式为: 下=?Ql=2-(厶一1.05)?t(8) 根据式(5)一式(8),可以计算出电机发热时间 常数下后,根据(0.5.99.9)与p.(o.599.9)的 范围,来决

8、定和Qt的值,一般取=Qt. 4算例 在利用上述四种方法对下进行估算时,得到的 计算结果可能会不一样,这种结果很正常,这是由 于这几种方法所用的参数不一致造成的.问题的关 键在于利用上述方法找到一个合理的数值,保证电 动机在启动期间不误动,启动结束后满足条件则动 作.下面举例说明如何估算下. 某变电站电动机容量为1800kW,电压6.3kV, 功率因数0.86,CT变比为300/5.则一次电流,1为 191.81A,二次额定电流厶为3.2A.实际上,这台电 机的二次标称值为4A,故用户按Iv:4A整定. 按照这台电机的运行要求,当负荷电流达到17 A时允许运行12s,故按照方法1可得: r 下

9、=?Q.=(争)1.052?tVl 11 = ()1.05×12=203.524 根据用户提供的参数,电机堵转电流达到19A 时允许运行6.5s后跳闸,则按照方法2计算下: r 下:?Q.=()1.05?t V1 = ()1.05×6.5=139.494 按照方法4可得: r 下=T?Q1=()1.05?t V1 = ()1.05×12=123.54 由于用户提供的参数中无电机启动时的定子 绕组温升与连续运行时的稳定温升数值,故无法按 方法3整定. 一 般来说,电机发热时间常数不宜整定的过大, 这样电机在负荷电流较大长时间运行时,对电机易 造成损害.同理,下也不宜

10、整定的过小,这样电机在 启动期间极易跳闸,使电机无法正常投入运行. 上面得到的三个数值中,方法2与方法4得到 的数值较小,低于发热时间系数下的最低限值,故可 忽略不计.这样,只有方法1得到的数值较符合要 求.为可靠起见,此数值再乘以95%等于193.34作 为整定值,取与此数值最接近且开方后为整数的数 值196,故整定=p.=14. 根据上述方法估算出的发热时间系数下还要经 过电机运行的检验,经过调整才能最后确定下来. 5实验方法 由于过负荷特性计算较复杂,造成用户在调试及 运行时不易掌握,故下面介绍一种实验方法供参考. 为保证实验数据的可靠性,我们在做实验时只 投入过负荷压板.实验定值:Iv

11、.=4A,后.=0.5, = Q1=14,IQo=10A,D=12s. (下转第16页) .6念c.2002年第6期总第94期 已超过变压器油中溶解气体分析和判断导则中 规定内注意值,设备异常. (2)用三比法值判断故障性质,见表4. 表4三比法判断2.主变数据 从总烃绝对增值或其相对产气速率方面分析, 主变内部确实已存在故障,故障点或是在电气主回 路或是在电气磁通道,故障点温度应不高于700 .于是在2002年3月31日安排停电抽芯检查,排 找故障点.测量主变直流电阻,变比,绝缘电阻,其 结果均无异常.由此可以判断故障点不在电气回路 和主绝缘部分,打开铁芯接地片,测铁芯对地绝缘 电阻及穿芯螺

12、杆绝缘均良好.检查铁芯及油道,发 现B相铁芯在上铁轭第一油道两侧处,两硅钢片发 生角翘,变形熔接在一块,这样造成油道边两侧铁 芯在该熔接点与铁芯接地跨接片之间构成闭合的 磁通道,在电磁场的作用下产生环流,熔接点周围 有积碳,说明熔接点有高温过热的痕迹,这主要是 由于油道边两侧硅钢片在叠装时发生角翘.在大负 荷冲击下,使两侧硅钢片间距离缩小,在磁场作用 下,流过一定的环流,使硅钢片机械性能局部变差, 以至搭接熔焊,焊点高温应在300700范围. 处理过程:我们将搭接点拔开,并在所有油道 边两侧硅钢片发生尖角折弯处用小绝缘垫块削成 小条楔人.达到防止硅钢片短路,经处理后,变压器 投运情况良好,油试

13、验结果见表3. 4结束语 通过对预防性试验目的的了解及运用,说明事 故具有偶然性,更具有必然性.对供电设备不进行定 期预防性试验,或忽视试验结果将留下隐患,必然会 酿成事故.我厂既是受电部门又是供电部门,为确保 本厂供电设备安全运行,就必须严格遵照中华人民 共和国电力行业标准中”运行中设备的定期检测周 期”的要求,进行定期试验,才能避免事故发生. 收稿日期:20020612 第一作者简介 张闽(1970一).男.本科.工程师,现从事电气技术及其管理工作. (上接第5页)外加正序电流,即外加,2 AL90.,c=2A一150.由于过负荷为慢速保护, 初始电流值一定要小于lvl(这样做的目的是为了

14、保 证在启动期间不对过负荷进行计算.因为过负荷是 一 个 分量法可得正序电流和负序电流: J.:J: 3 将导出的,J,2代人式(1),可得过负荷反时限 动作时间.如只外加,A:2A,延时2030s后突加 l2A,计算延时t=9.85s动作,实际动作时间 9.695s;如外加厶=2A,延时2030s后突加15 A,计算延时t=6.18s动作,实际动作时间6.152 s;如外加,2A,延时2030s后突加18A,计 算延时t=4.247s动作,实际动作时间4.268s. 只外加电流,c时得到的实验结果与外加,时 得到的结果基本一致. 实验时,由于实验仪器误差及计算误差,计算结果 与实际结果可能会有一定误差-此误差属正常误差. 电机的初始启动电流较大,在启动结束后电流 恢复到正常水平,电机存在着一个散热效应.为与 之配合,软件中对电机的散热效应进行了模拟,启 动电流越大,启动时间越