电动机起动加倍保护与电流互感器选型

摘 要：厂用送风机电机为上海电机厂YKK630-6型三相异步电动机，额定电压6kV，额定电流166.5A。使用前成功空载试运过，在倒送电之后第一次起动时速断保护动作，整个过程持续585ms。此现象以为是起动速断加倍功能未投入，并检查定值，因电流波形未发现异常，电机再次起动，第二次持续587ms速断保护又动作。分析后发现REX521的起动加倍功能，固定为电流大于1.5In时起动加倍投入，1.3倍额定电流返回。

关键词：起动加倍；保护装置；速断；电流互感器（CT）

引言

电动机起动电流一般会达到4至8倍的额定值，起动加倍功能就是为了提高速断的灵敏性，当电机起动过程，按照一定的判据，将速断值加倍，在起动完成后自动返回。正常运行时若发生堵转或短路能使速断可靠动作，减少异常事故，维护系统安全稳定运行，在厂用系统中得到普遍运用。

1 提出案例

送风机电机选用为上海电机厂YKK630-6型三相异步电动机，基本参数如下：额定电压6kv、额定电流166.5A、额定功率1400KW。根据《浙江电网发电厂厂用电系统反事故技术措施》要求，为了减小CT饱和影响速断保护动作，变比为800/1的CT。保护装置为ABB的REX521，过流保护采用三段式，保护设置过流低定值为0.23In（In：保护装置输入额定电流值），动作时间160秒（s），过流高定值为0.31In，动作时间18秒，速断值为0.93In，动作时间60毫秒（ms）。

倒送电前电机已完成空载试运，在接入正式电源后第一次起动速断保护动作，整个过程持续585ms，信号显示起动加倍功能未投入。检查定值及起动电流波形未发现异常，再次起动速断保护又动作，持续时间587ms，和第一次过程相似。

2 剖析流程

经过大量试验表明：（1）电流在0.93In以下时速断不动作；（2）在0.93～1.48In时速断保护动作；（3）在1.48～1.86In时起动加倍功能起动使速断不动作；（4）在1.86In以上时起动加倍虽起动但由于过两倍速断定值而速断保护动作。

针对以上四种情况，利用另一台送风机及空压机进行相关验证，得到此结论如下：判断保护装置正常，电机起动电流在0.93～1.48In范围内引起的保护速断动作。

图1 第一次起动录波示瘟图

图2 第二次起动录波示意图

由图1及图2分析可知，起动电压为6234V，起动过程中电压降为5965V；起动电流前几个周波达到了1250～1320A，范围为1.56In～1.65In，满足起动加倍条件；然后电流降至937A～946A，即1.17In～1.18In，并在585ms跳闸。

针对起动加倍起作用后又跳闸的问题，选取了一台REX521H07做了以下简单的试验，数据如表1。

实验过程为改变速断定值，得到相应加倍之后的速断值，测试在该定值下起动加倍实际的起动值，动作时间。

数据表明，改变速断值，实现加倍功能，二次侧电流值不能小于1.45In，否则起动加倍功能无法实现，改变其它相关定值该起动加倍电流仍为1.45In。

由录波图可得到电机起动最初电流达到1.46In～1.60In，起动加倍功能投入，速断保护在525ms起动（起动加倍功能返回），经过60ms即在585ms出口，此时电流是1.14In。重复试验后确定REX521的起动加倍功能固定为电流大于1.5In时投入，1.3In返回。

电机起动过程中，起动初始阶段电流超出1.5In，起动加倍功能动作使速断定值加倍，速断保护不动作；当电机电流降至1.3In以下时，起动加倍功能返回速断定值变为0.93In所以速断保护动作。

图3 临时电源起动送风机示意图

关于临时电源时如何能成功起动送风机问题进行如下分析：临时电源由35kv经8000kvA变压器变为10kv，再由10kv经3000kv变压器变为6.3kv。起动过程如图3，波形分析，整个起动过程为2s。起电机前电压为6440V，由于电源阻抗较大，起动过程中电压下降为4550V。

电压的下降，导致起动电流为710A，折算到二次侧为0.89In，小于速断值，速断不动作，同时过流高定值可以按时间躲过，因而起动成功。

3 解决方案

针对以上问题，解决方法如下：

3.1 更换CT，使变比变小（如：400/1），从而使速断定值高于1.5In。

3.2 更换保护装置，满足在小电流时能判断起动。

3.3 将速断调整为1.5In以上。

3.4 将速断定值调整为躲电动机起动，退出起动加倍功能。

上述方案中第1、2种方法处理周期较长且成本较高；第3种方法起动和正常运行时的速断定值大大提高，降低了保护的灵敏度；第4种方案电机起动时保护灵敏度无变化，在正常运行时速断灵敏度较低，但短路时电流会远远超起动值，对保护动作没有影响。

从可行性上分析选取第4种方案，调整保护定值后问题解决，简单易实现。

实际应用过程中，配合保护装置选用CT变比不能过大，要保证速断定值在1.5In以上。按照电机起动电流为6倍，可靠系数1.5计算，就要求CT一次侧额定值不能大于电动机额定值的3倍。如送风机要能实现起动加倍功能就要求CT的一次侧额定值不能大于3倍In（In为166.5A），既为500A，选用400/1的CT更匹配。

4 结束语

厂内应用的保护装置，特别是国外品牌，功能繁多，设置复杂，中文说明书翻译粗糙，错误漏洞很多，英文版说明不明析，给国内用户带来较多的使用不便，如对装置性能不能深入了解，在使用过程中埋下安全隐患，因而选择保护装置时一定要慎重。

参考文献

[1]厦门ABB开关有限责任公司.REX 521 Protection Relay Technical Reference Manual Standand Configurations [Z].厦门：厦门ABB开关有限责任公司，2001

[2]厦门ABB开关有限责任公司.SPAM150装置说明书[Z].厦门：厦门ABB开关有限责任公司，2001.

[3]宋士通；电动机保护技术[J].电气开关，1998，1.

[4]侯胜迁，王文海，贾长春.电动机保护主电路类型分析及其选配原则[J].黑龙江水利科技，2001，01.

作者简介：张胜（1975-），男，河北肃宁人，工程师，从事电力系统继电保护工作。