高压电动机保护.ppt

1、高压电动机保护,电机的分类,一.交流电机 二.直流电机 1.同步机 同步电机工作时，电机的转子通入直流电，产生类似永磁体产生的磁场，而定子上通入三相交流电，此时定子随磁场变化同步旋转 同步电机一般用于发电，也用于比较精确的控制 2.异步机 异步电机工作时候，只有定子通电（三相交流电），转子由于受到感应电流产生磁场（原理同变压器），由于是感应电流，所以，产生磁场旋转时候要滞后定子磁场一个角度，在定子侧看，是定子磁场拖动转子旋转。转速要低于同步转速，所以就称之为异步电机。异步电机一般造价低廉，用于要求不高的场合，也更加广泛。,同步电机的分类,按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。,按结构型

2、式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。,旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。,按原动机类别,同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。,按冷却介质和冷却方式分，有空外冷、氢冷、水内冷,汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数多，转速低。,同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。,同步电机的主要结构,与异步电机一样，同步电机也是由定子及转子两大部分所组成，定子上有三相交流绕组；转子上则有励磁绕组，通入直流电流后，能产生磁场。,1、定子： 同步电机的定子有时也称为电枢，由定子铁芯、电枢三相绕组、机座和端盖等

3、部件所组成。,同步电机的定子铁芯是由硅钢片冲制后叠装而成。当大型同步电机冲片外圆的直径大于1m时，由于材料标准尺寸的限制，必须做成 扇形冲片，然后按圆周拼合起来叠装而成。,2、转子： 同步电机的转子有两种结构型式，即凸极式和隐极式,1）凸极式：转子有明显的突出的磁极，气隙分布不均匀。 2）隐极式：转子作成圆柱形，气隙均匀分布。 区别：对于高速旋转 的同步电机，在转子结构上，我们采用隐极式，而对于低速旋转的电机，由于转子的圆周速度较低，离心力较小，故采用制造简单、励磁绕组集中安放的凸极式结构。 大型同步发电机通常用汽轮机或水轮机作为原动机来拖动，故前者称为汽轮发电机，后者称为水轮发电机。 汽轮发

4、电机：转速高，采用隐极式。 水轮发电机：转速低，采用凸极式。,电动机故障和异常运行状态如下,定子绕组相间短路 定子绕组匝间短路 定子绕组单相接地 异步电动机起动时间过长 电动机运行过程中三相不平衡 运行过程中电动机发生堵转 电动机机械过负荷，供电电压降低和频率降低引起异步电动机过负荷 电动机供给电压过低和过高 投入运行时异步电动机相序错误，运行过程中电动机轴承温度过高以及转子鼠笼断条 对同步电动机来说，还有失步，失磁故障,高压电动机保护类型,电流纵差动保护 电流速断保护 负序电流保护(不平衡保护) 接地保护 （零序电流保护） 过热保护 （温度保护 ） 过负荷保护 启动时间过长保护 低电压保护

5、过电压保护 堵转保护,一电流纵差动保护,用于定子绕组及引出线相间短路的保护。 1.动作判据 动作量： IOP=|Ia+Ia|；A相和C相 制动量： Ires=1/2*|Ia-Ia|；A相和C相 用比率制动特性，如图5-9、10 2.定值整定 最小动作电流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA （ 0.20.4） 系数(1.5*1*0.5or1.0*0.1),两相式纵差动保护及比率制动特性,制动系数 躲最大启动电流时的不平衡 Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-

6、IN/nTA) (Krel取1.3-1.5；一般S为 0.30.4) 3灵敏度校验 Id=Ik.min/nTA Ires=1/2*Ik.min 由Ires求对应Iop Ksen=Id/Iop=2 差动电流速断保护取38倍额定电流,电动机纵差保护注意事项,1.由于保护装设在开关柜上，造成TA二次电缆长度相差比较大，特别电动机离开关柜较远时更加严重，这就造成不平衡电流显著增大的现象 ，甚至中性点出现饱和。要特别注意TA二次侧阻抗不匹配的问题。 2.如无法解决二次不匹配问题，则要采用提高定值来躲过启动时的误动，此时我们可适当提高比率制动斜率而不宜采用提高最小动作电流的措施。,二电流速断保护,1动作判

7、据 ImaxIset.H高定值, 启动前投入 ImaxIset.L 低定值, 启动后投入 t tset 保护延时 Imax: A相C相取大者(或正序电流) 2保护定值 高定值躲过最大启动电流整定 Iset.H= Krel*Kst*IN/nTA（系数1.5*实测or取7） 低定值躲过自启动电流和躲过区外短路时电动机最大反馈电流整定 Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系数1.3*6),时限 当电动机用断路器出口时，动作时间取0s当电动机用F-C做出口时,取0.3秒, 额定电流较大时取0.4s。此时Krel可取1.1。 3.电动机启动时间 用实测启动时间乘1.2倍,一般电机可取10s。

8、用其判断何时启动结束。,电动机起动时间经验值,1.循环水泵，电动给水泵，送风机，吸风机，磨煤机一般取20s 2其它启动较快的取10s,三.负序电流保护(不平衡保护),负序保护用于作为匝间短路,断相,相序反,电源不平衡及不对称短路的后备保护， 转子开焊以及不对称过负荷等。 1.动作判据 I2I2.set (I2*2 K22)*tA tt2.min及 tt2.max A：负序热值；K2=I2.set/IN,2负序保护定值 启动值 I2.set按躲过正常运行时允许的负序电流整定 取I2.set=(0.30.4)IN 负序最长延时 t2.max 按电机能够承受的最长时限整定，一般取20秒 负序最短延时

9、 t2.min 无外部短路闭锁时取(0.7-1.1)+0.4=1.11.9s 一般用反时限特性，如图5-19,3负序热值 K2t*(Iq/I2.set) K2t=0.0060.01；K2t的选取应使0.2秒,负序电流保护注意事项,当装有反时限时，电动机采用容断器时， 电动机动作时间必须大于熔断器熔断时间。否则不宜采用反时限保护。,四. 接地保护（零序电流保护）,1.动作判据 IoIo.set 当Imax1.05I2N 或Io1+(Imax/I2N-1.05)/4Io.set 当Imax1.05I2N,toto.set 特性图5-17 采用最大相电流 Imax作制动量,2定值计算,定值 电流定值

10、按躲过电动机外部发生接地故障时的最大电容电流二次值，应实测或按经验数据取得 Io.set=Ko*3Ioc (ko=23) 时间定值 零序保护延时,一般取to.set=0秒，对熔断器加接触器控制的电机，建议to.set不小于0.3秒 采用零序电流互感器获取电动机的零序电流,五.过热保护,任何原因引起的正序电流增大，出现负序电流都会引起电动机过热。保护设有告警，跳闸，禁止再启动。,1.动作判据 (Ieq*2-1.052)t 等效电流 Ieq*2=(k1*I12+k2*I22)/I2N2 其中 k1=1；k2=310 (可取6)； :过热时间常数 热积累达到70%时发过热告警信号 热积累达到100%

11、时发过热跳闸命令,2.过热热值,发热时间常数应由电动机制造厂提供也可由制造厂提供的电动机过负荷能力数据进行估算 如在X倍过负荷时允许运行t秒，则可得 =(X2-1.052)t 若有若干组过负荷能力数据，则取算出的值中最小者 。 当厂家无提供时，可取89分钟,散热时间常数，可取32-36分钟，一般取4倍发热常数。电动给水泵可取45分钟。 过热告警系数，一般取70%-80%的过热跳闸值 过热闭锁跳闸系数，一般取50%。 注意事项 正确计算电动机的额定电流，否则造成实际电流大于计算电流引起热积累误跳。,六 过负荷保护,启动值躲正常运行负荷 Il.set=Krel*Iloa.max (Krel=1.1

12、51.2) 或 Il.set= (1.31.5)I2N Iop= Krel/Kr*In 在启动结束后投入(也可以提前投入),动作时间取1.2tst.max,发信号.,七.启动时间过长保护,电动机起动时间过长会造成电机过热 tmtst.set 允许最长启动时间1.2*tst.max 三相电流从0突变判别为启动。从启动电流达到10%开始到电流过峰值后下降到112%IN测得的时间为tm。启动过长保护在启动完毕后自动退出。,八. 低电压保护,防止电机自启动,对次要电机或不要自启动的电机装设。 三个线电压均低于定值且要用低电流闭锁,TV断线和开关跳闸闭锁 定值：I段 Uset.L=(6570)%UN 动作时间取0.5s II段取45-50%Un 动作时间取9-10s,九. 过电压保护,过电压保护动作电压 Uop=1.3Un T=2s,十.电动机堵转保护,电动机在启动过程和运行过程中发生堵转，电流增大，容易烧毁电机，所以设置堵转保护。作用于跳闸。 分两类 不引入开关