高低速高压电动机差动保护应用

魏宝童

摘要：经济在快速发展，社会在不断进步，为了做好高压电动机差动保护误动作分析工作，需要结合工作实际，不断制定更加完善的差动保护工作，以此才能提高工作效率，希望本文的进一步研究，能够为相关工作开展奠定良好基础。

关键词：高压电动机;差动保护;分析

引言

工业生产中，在额定功率超过200千瓦时，需要运用高压电动机，同步电动机和异步电动机等是通常运用的电动机类型。结合现场运用的功能重点用作拖动泵、压缩机等。在运用这些高压电动机的过程中，不但要使工业生产得到满足，还需要对其进行科学管理，保证其可以安全、稳定运转。

1概述

差动保护原理。差动保護是反映被保护元件（或区域）两侧电流差而动作的保护装置，差动保护作为被保护元器件的内部故障的保护，电流互感器安装在被保护设备的两侧，在正常或外部发生故障时，流入差动保护的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变比和接线方式下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，故保护不会动作;被保护设备内部发生故障时，流入差动保护装置的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。差动保护原理简单，使用电气量单纯，保护范围明确，保护动作迅速，一直作为变压器、发电机、电动机、线路及母差等设备的主保护。双速原理。电机调速可以通过变极、变频，改变定子绕组电源电压、转子串联电阻，以及转子串联附加电动势等方式实现。串联电阻，调速的调速电阻要消耗能量，效率低，达不到良好的效果;变压调速对于恒转矩调速范围太窄，而且增大了电动机转子绕组的电阻，结构复杂;变频调速和附加电动势调速都可以实现平滑调速，但是投资高，占地面积大;变极调速节省投资，容易实现。

2分析差动保护误动的常见原因

选择电动机专用差点保护系统，确定差动继电器动作电流整定值为5A。发动机刚刚启动时，为便于调整可在电机无异常、互感器极性标准的前提下，通过推出差动保护的形式对电机进行启动。启动电机时CT信号灯亮起可发生一定的断线，启动完成后熄灭信号灯，此时可通过确定0.625A电流对CT进行断线处理，再次启动回路。若差电流超过0.625A则需要显示预警信号灯，但此时CT发生断线，不会发生回路跳闸现象。但此时的差动保护措施难以满足电动机再次启动的基本需求，需要在回路中进行检测，判断其是否存在一定的差电流。通过停机检测，与设计图纸、标准等进行实际连接检测，检查接线以判断是否存在干扰，通过对极性的准确性进行判断，及时发出相适应的指令。以便及时发出差动保护信号。若再次启动时出现了瞬间跳闸问题，此时可通过检查过电动机有无一次系统异常，有无二次接线异常等，对继电器进行差动正常情况进行检查。电动机试转时不可将启动过程排除在外，此时差动保护必然会发生，误动差动保护启动时极有可能产生信号。此时可能由于信号传递存在一定的误差导致信号传递出现迟疑，进而导致误动跳闸现象的发生。在实际案例中，部分电厂设计电动机装置时，往往会选择距离开关室较远的距离，此时通常以两组保护装置为基础，对电流互感器实现两组差动保护。一般一组为在开关室内安装6KV的电流互感器，另一组为在电动机体内安装绕组电流互感器，并在开关柜内对继电保护装置进行控制。在开关室开关柜内的互感器基本电缆长度为3米。连接体内的传感器的二次电缆长度基本为200米。以2.5mm横截面的铜芯电缆为电流互感器使用，若过长的中性点处电流互感器二次电缆，将增大线路电阻含量，大大增加电流互感器二次负荷远超其额定值，增加电流互感器产生误差的几率，继而增加差动保护误动作发生率。

3排查分析故障原因

3.1差动CT两点接地问题

电厂大修期间对该给水泵差动回路进行绝缘检查时，在拆除二次侧一点接地的情况下发现绝缘小于1MΩ，判断CT存在多点接地的情况。发现问题后，立即前往电动给水泵本体处检查。经检查发现，该电机中性点CT的二次侧端子上面安装有极不容易被发现的导电螺钉，该导电螺钉是电机出厂的时候用于将中性点CT二次侧短接接地的。根据高阻抗差动保护保护原理可知，电动机中性点CT二次侧两点接地后，两个接地点相当于短接，发生区内故障时，差动电流将直接从短接处流过，高阻抗差动继电器被短接，保护不会动作。同理，区外故障时，差动继电器也不会动作。因此，两点接地后，高阻抗保护实际上处于退出状态。找到问题所在后，立即将电机中性点CT的二次侧端子上的导电螺钉拆除。完成后对差动CT摇绝缘测极性，测量结果满足要求。

3.2厂用电流互感器选型问题

大容量的发电厂6kV高压厂用电系统短路电流可达40～50kA，馈线负荷类型较多，部分只有几十A，有些负载电缆很长。按照回路电流选择变比，短路电流远超互感器准确限值一次电流，短路时，互感器严重饱和。近年来的确多次出现6kV厂用电系统中定值灵敏度很高的情况下，发生电流速断和定时限保护拒动实例。如按照短路不饱和选择互感器，又存在互感器一次电流IP远大于负荷电流，变比太大，出现开关柜内安装困难、投资费用大、测量精度差、保护整定困难甚至保护装置不能满足要求和无法整定的情况。在选择电流互感器时应综合考虑短路电流、保护装置限幅电流、负荷电流、开关型号来确定互感器参数。对于采用F-C开关回路，高压熔断器具有短路限流保护，互感器可按照馈线回路选择，不考虑一次短路电流饱和影响因素。采用真空断路器开关时，则不能按照负荷电流来选择，适当提高变比，防止短路饱和保护拒动。互感器准确限值电流KalfIn为2倍整定电流，保证保护可靠动作，基于中压互感器饱和特性，一般采用10P20即可，对于采用有效值傅氏算法延时电流保护，在饱和状态下，其有效值保持有效增大，仍能可靠动作。对于用于差动保护的互感器则需要考虑不平衡电流影响，需要二次负荷、10%误差曲线核算，确认外部故障、电动机起动状态下不发生保护误动。

3.3差动保护

针对那些功率在2000千瓦之上的电动机，通常会运用电流互感器，实行差动保护，将副接线盒加入电动机中，从中性点引出。在差动保护中，一定情况下，会结合实际需求，在副接线盒中装设互感器。电动机各相绕组首尾位置引线分别出和入一次电流互感器，在电动机启动或是稳定运转时，各相终端和始端电流是一出一进，对于互感器，一次安匝是零，二次没有输出，保护器不发生动作。所以，对于电动机，在没有产生相间短路状况时，差动继电器中不存在不平衡电流。因为磁平衡原理的作用，二次侧断线不会产生过电压的情况，这是纵差保护不能实现的，对于电动机自动启动中错误动作的克服十分有帮助。为了给接线过程提供便利，通常在电动机的主接线盒中装入磁平衡电流互感器。然而因为其会占据很大空间，并且从电气间隙等方面因素的考虑，接线盒的体积也会较大。如果电动机的中心高比较小，会导致在接线盒中引入电缆存在一定困难，也就是底脚平面和主接线口间距过小，不适宜在主接线盒中装入磁平衡互感器。

结语

总之，新时期，随着高压电动机的广泛应用，需要提高高压电动机差动保护误动作分析水平，以此才能保证高压电动机运行效率。结合以上研究，希望能够为相关技术人员提供有效的技术参考，从而进一步确保提高对于高压电动机的研究能力。

参考文献

[1]金福鑫.论大型高压电动机软起动下差动保护及电动机接线方法的最优化配置[J].电气应用，2017，36（19）：25-28.

[2]石生旺.电动机差动保护误动分析与改进措施[J].电气技术，2017（6）：136-139.

[3]张延林，王鹏，韩英杰，樊予胜，刘政.变频电动机差动保护的研究与应用[J].华电技术，2017，39（4）：8-10，77.