電動機(jī)繼電保護(hù)原理分析

1、內(nèi)容摘要電動機(jī)的保護(hù)是屬于機(jī)電工程領(lǐng)域的一個(gè)研究課題。電動機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)動力源的寵兒、機(jī)電一體化最完美的結(jié)合體，其保護(hù)問題長期困擾著繼電保護(hù)專業(yè)人員和運(yùn)行人員。電動機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)的動力源，對其進(jìn)行可靠的有效的保護(hù)尤為重要。本論文首先簡單介紹了國內(nèi)外繼電保護(hù)發(fā)展?fàn)顩r，然后闡述了電動機(jī)基本繼電保護(hù)原理及其配置，最后結(jié)合工作實(shí)際通過對電動機(jī)負(fù)序電流產(chǎn)生原因和對保護(hù)的影響進(jìn)行分析，對高壓電動機(jī)綜合保護(hù)的定值整定方法進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：電動機(jī)；繼電保護(hù)：原理和分析;目錄內(nèi)容摘要I1緒論11.1 電動機(jī)保護(hù)的發(fā)展?fàn)顩r11.2 電動機(jī)繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成31.3 對繼電保護(hù)的基本要求31.3.1 選擇性31.3

2、.2 靠性41.3.3 靈敏性41.3.4 快速性42電動機(jī)繼電保護(hù)及其配置整定51 電動機(jī)的故障及保護(hù)配置要求51 電動機(jī)的低電壓保護(hù)61 低電壓保護(hù)的作用61 電動機(jī)低電壓保護(hù)的基本要求及保護(hù)的動作原理71 電動機(jī)的電流速斷保護(hù)91 電動機(jī)的差動保護(hù)101 電動機(jī)的單相接地保護(hù)111 電動機(jī)的速斷保護(hù)121 電動機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)143高壓電動機(jī)微機(jī)綜合保護(hù)整定計(jì)算方法15綜合保護(hù)整定計(jì)算中必須考慮的特殊問題15主要保護(hù)單元的整定方法18參考文獻(xiàn)211緒論大型電動機(jī)是電力系統(tǒng)等重要主產(chǎn)過程的關(guān)鍵輔助設(shè)備，由于保護(hù)技術(shù)落后,其燒損情況嚴(yán)重，對安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的影響。電動機(jī)的保護(hù)是屬于機(jī)電工程

3、領(lǐng)域的一個(gè)研究課題。電動機(jī)作為現(xiàn)代I:業(yè)動力源的寵兒、機(jī)電一體化最完美的結(jié)合體，其保護(hù)問題長期困擾著繼電保護(hù)專業(yè)人員和運(yùn)行人員。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國每年由于電動機(jī)過載、不平衡、短路、缺相、接地等故障引起嚴(yán)重?fù)p壞的惡性事故達(dá)數(shù)百起，直接經(jīng)濟(jì)損失上億元。電動機(jī)內(nèi)部故障的診斷與檢測是實(shí)現(xiàn)電動機(jī)有效保護(hù)的關(guān)鍵問題，同時(shí)研究與開發(fā)一種性能優(yōu)良的電動機(jī)智能保護(hù)裝置將具有現(xiàn)實(shí)的意義。自電動機(jī)出現(xiàn)以來，電動機(jī)保護(hù)經(jīng)歷了從以熔斷器、接觸器和熱繼電器構(gòu)成的組合保護(hù)到微機(jī)式保護(hù)的發(fā)展歷程。隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展，一批新穎的電子模擬式多功能保護(hù)應(yīng)用而生。我國電子式俁護(hù)是由晶體管型發(fā)展至集成電路型,其功能的設(shè)置基本滿足低

4、壓電動機(jī)保護(hù)的要求，如過載保護(hù)、短路保護(hù)、斷相保護(hù)和接地保護(hù)等，其原理大都是抽取三相電流經(jīng)電壓電流變換器取出電壓信號，經(jīng)整流濾波送至監(jiān)幅電路。此種保護(hù)原理是實(shí)現(xiàn)一般保護(hù)的最簡單方式，但由于其判據(jù)不清，動作特性與電動機(jī)熱曲線不協(xié)調(diào)及選用材料不當(dāng)?shù)仍蛟斐删軇踊蛘`動，給運(yùn)行人員帶來了很大麻煩。況且，嚴(yán)重的會燒毀電動機(jī)。近年來，出現(xiàn)了以電流幅值、零序電流和負(fù)序電流等做為判據(jù)的保護(hù)方式。在新形勢下，對電動機(jī)的保護(hù)裝置提出r具有測試、自控、故障診斷、受控、智能化自處理和聯(lián)網(wǎng)等的要求。電動機(jī)保護(hù)的發(fā)展?fàn)顩r電動機(jī)故障診斷和保護(hù)技術(shù)的發(fā)展可劃分為保護(hù)理論的發(fā)展和保護(hù)器的發(fā)展。從時(shí)間上劃分，電動機(jī)保護(hù)器的發(fā)展大

5、致可劃分為三代：第一代是以傳統(tǒng)的機(jī)電式繼電器為主，包括：熔斷器、熱繼電器、電動機(jī)保護(hù)用自動開關(guān)及雙金屬片式溫度繼電器等。熔斷器是最古老、最簡單、最廉價(jià)的保護(hù)電器。它的主要缺點(diǎn)在于只適用于電動機(jī)的短路保護(hù)，而不能用于電動機(jī)的過載保護(hù)。熱繼電器是利用電流流過熱元件時(shí)的熱效應(yīng)引起雙金屬片彎曲使機(jī)構(gòu)動作的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、使用方便、有較好的反時(shí)限特性。電動機(jī)保護(hù)用自動開關(guān)是一種具有過載和短路保護(hù)等保護(hù)功能的電動機(jī)保護(hù)裝置，一定程度上可取代熔斷器和熱繼電器的組合。它最突出的特點(diǎn)是在進(jìn)行短路保護(hù)時(shí)不會造成異步電動機(jī)的斷相運(yùn)行，并且分?jǐn)嗪蟮耐C(jī)時(shí)間短。雙金屬片式溫度繼電器是一種埋置在電動機(jī)繞組中

6、，直接反映電動機(jī)溫度的保護(hù)裝置。從理論上講，溫度保護(hù)是提高電動機(jī)可靠性最直接、最有效的方法，對任何原因造成的繞組溫度過高均能實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)。因此，特別適用于由于通風(fēng)不良、環(huán)境溫度過高、起動次數(shù)過于頻繁、變動或沖擊性負(fù)載等原因引起的電動機(jī)過熱保護(hù)。但是，由于其體積較大，安裝工藝比較復(fù)雜，動作緩慢、返回時(shí)間長，不適合在小型電動機(jī)中使用。第二代是采用電子元件和中小規(guī)模集成電路的電子式電動機(jī)保護(hù)器。它包括電子式電動機(jī)綜合保護(hù)器及電子式溫度繼電器等等。電子式電動機(jī)保護(hù)裝置是隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。電子式電動機(jī)綜合保護(hù)裝置是由電子元器件組成，基本上無可動部件（故稱靜止型），不存在機(jī)械誤差和磨損。因

7、此，動作速度快、精度和靈敏度高，壽命較長，耐沖擊和振動，整定簡便。但仍存在著擴(kuò)展功能不夠靈活，保護(hù)特性不易改變，靈敏度及電流的整定范圍受到硬件的限制和電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控不夠完善等一些缺陷。電子式溫度繼電器是一種將溫度傳感器埋置于電機(jī)繞組內(nèi)，借助于電子裝置對電機(jī)繞組溫度進(jìn)行保護(hù)的一種電動機(jī)保護(hù)電器。溫度傳感器多采用溫度系數(shù)大、靈敏度高、體積小和具有明顯的開關(guān)特性正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻。由于傳感器安置在電動機(jī)內(nèi)部溫升較高的部位，直接反映電動機(jī)內(nèi)部的溫度。因此，從理論上講，電子式溫度繼電器可以保護(hù)由各種原因引起的繞組溫度過高的電機(jī)。另外，安裝位置的復(fù)雜性（至今未見有繞組溫度最高點(diǎn)的確切描述）

8、、保護(hù)溫度選擇的不確定性和傳感器維護(hù)的困難，使得其應(yīng)用受到一定的限制。第三代是采用微處理器的智能型電動機(jī)保護(hù)器。進(jìn)入80年代以來，微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對電動機(jī)保護(hù)在原理上的概念更新、裝置上的結(jié)構(gòu)變革、性能上的完善、功能上的擴(kuò)展等方面起著強(qiáng)大的推動作用。微處理器技術(shù)進(jìn)入電動機(jī)保護(hù)領(lǐng)域后，使基于微處理器的電動機(jī)保護(hù)裝置具有了優(yōu)異的保護(hù)特性、完善的功能擴(kuò)展和智能化的監(jiān)視與控制。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，由于微機(jī)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國外一些公司乂提出了兼有監(jiān)控、保護(hù)功能的智能化保護(hù)器。它能與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊，形成監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)：也能監(jiān)視電動機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)，不但能測量當(dāng)前數(shù)據(jù)，并能

9、對過去的運(yùn)行參數(shù)及故障情況做出統(tǒng)計(jì)，幫助操作人員做出決策定以減少線路和設(shè)備的停機(jī)和維修時(shí)間。大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。電動機(jī)繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成任何一套保護(hù)都是由三部分組成:測量部分：對輸入量與整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，給出“是”、“非”性質(zhì)的邏輯信號，判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動。(2)邏輯部分：根據(jù)測量部分邏輯狀態(tài)，使保護(hù)按一定邏輯關(guān)系工作。(3)執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置承擔(dān)的任務(wù)。1.3對繼電保護(hù)的基本要求.3.1選擇性僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證停電范圍最小。在下圖示網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路L1上K1點(diǎn)故障，保護(hù)1、2動作跳開斷路器QF1、QF2,動作有選擇性；當(dāng)線路

10、L4上K2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)6動作跳開斷路器QF6,將L4切除，繼電保護(hù)的這種動作是有選擇性的，若保護(hù)5動作于將QF5斷開，這種動作是無選擇性的。如果K2點(diǎn)故障，而保護(hù)6或斷路器QF6拒動，保護(hù)5動將斷路器QF5斷開,故隙切除，這種情況雖然是越級跳閘，但卻是盡量縮小了停電范圍，限制了故隙的發(fā)展，因而也認(rèn)為是有選擇性動作。QF4QF3.3.2可靠性保護(hù)裝置在規(guī)定的保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障不拒動，區(qū)外故隙不誤動。（該動作時(shí)不拒動、不該動作時(shí)不誤動）.3.3靈敏性保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或異常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。一般用靈敏系數(shù)來表示。過最保護(hù)：Kn=Ik.inin/IOp欠甲.保護(hù)：Ksen=Ues.I

11、ll3X/Uop保護(hù)的靈敏系數(shù)應(yīng)符合規(guī)程要求才能使用。.3.4快速性快速地切除故障。2電動機(jī)繼電保護(hù)及其配置整定電動機(jī)的故障及保護(hù)配置要求電動機(jī)的故障及不正常匚作狀態(tài)的類型：電動機(jī)內(nèi)部常見的故障是：定子繞組相間短路。定子繞組單相接地。定子繞組匝間短路。電動機(jī)常見的不正常工作狀態(tài)是：過負(fù)荷。電壓消失或降低。同步電動機(jī)的異步狀態(tài)。電動機(jī)的保護(hù)配置及其要求相間短路裝設(shè)過電流保護(hù)和縱差保護(hù)。對1000V電壓以下的電動機(jī)，容量大的使用自動空氣開關(guān)，設(shè)專用保護(hù)或利用其脫扣器保護(hù)：容量小的用熔斷器保護(hù)。為防止過負(fù)荷，裝設(shè)過電流保護(hù)和熱力保護(hù)。為防止單相接地裝設(shè)零序電流保護(hù)。欠電壓保護(hù)。同步電動機(jī)的失步保獷。

12、相間短路會引起電動機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞，并造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓的嚴(yán)重降低和破壞其他用電設(shè)備的正常工作。因此，電動機(jī)應(yīng)配置相間短路的保護(hù)裝置，以便盡快地?cái)嚅_故障電動機(jī)。單相接地時(shí)對電動機(jī)的危害性取決于供電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)接地方式。在380/220V三相四線制電網(wǎng)中，電源變壓器中性點(diǎn)通常是接地的，這時(shí)單相接地故障可由保護(hù)相間故障的三相式保護(hù)裝置來切除。對310KV供電網(wǎng)絡(luò)，一般均為不接地系統(tǒng)，因此單相接地時(shí)，只有全網(wǎng)絡(luò)的電容電流流過故障點(diǎn)。當(dāng)接地電容電流大于5A時(shí)，在2000KW及以上的電動機(jī)上應(yīng)配置接地保護(hù)；當(dāng)接地電容電流大于10A時(shí)，在高壓電動機(jī)上應(yīng)配置接地保護(hù)，保護(hù)可以動作于跳閘。電動機(jī)的不正常工作狀態(tài)主要是

13、過負(fù)荷運(yùn)行，引起過負(fù)荷的原因是：電動機(jī)所帶機(jī)械部分的過負(fù)荷。供電網(wǎng)絡(luò)的電壓或頻率降低。熔斷器一相熔斷造成兩相運(yùn)行。延續(xù)時(shí)間很長起動和自起動等。長時(shí)間的過負(fù)荷運(yùn)行，將使電動機(jī)溫升超過允許值，從而造成絕緣老化，甚至將電動機(jī)燒毀。通常使用的電動機(jī)大部分都是中小型的，因此它們的保護(hù)裝置應(yīng)力求簡單、可靠。一般在低壓、小容量電動機(jī)上廣泛采用熔斷器及自動空氣開關(guān)的過流脫扣器作為相間短路保護(hù)，磁力起動器中的熱繼電在及自動空氣開關(guān)中的熱脫扣作為過負(fù)荷保護(hù)。對容量較大的電動機(jī)才考慮裝設(shè)專用的保護(hù)裝置。2.2電動機(jī)的低電壓保護(hù)2.2.1低電壓保護(hù)的作用（1）保護(hù)重要電動機(jī)的自起動當(dāng)電源電壓降低時(shí)，系統(tǒng)中所有異步電動

14、機(jī)的轉(zhuǎn)速都要下降，同步電動機(jī)則可能失步，而當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)，大量電動機(jī)自起動并吸收較其額定電流大數(shù)倍的起動電流，以致供電電壓恢夏時(shí)間增長，增加了不必要的自起動時(shí)間，甚至使自起動難以順利完成。在這種情況下，為保證重要電動機(jī)的自起動完成，可將一部分不重要的電動機(jī)切除，使用戶端供電電源電壓盡快恢賃。為此，在一些不重要的電動機(jī)上裝設(shè)低電壓保護(hù)，其動作電壓為0.60.7倍的額定電壓。在上述情況下，以0.5S時(shí)限將不重要的電動機(jī)切除，以保證重要電動機(jī)自起動的完成，延時(shí)0.5S的目的是躲過同母線上速斷保護(hù)動作時(shí)間。（2）將不允許或不需要自起動的電動機(jī)跳閘當(dāng)電源電壓短時(shí)降低或短時(shí)中斷后，根據(jù)要求對不允許或不需

15、要自起動的電動機(jī)裝設(shè)低電壓保護(hù)，動作電壓為0.40.5倍的額定電壓，以0.5L5S的時(shí)限作用于跳閘。（3）使因電源電壓長時(shí)間消失后自起動有困難的電動機(jī)跳閘在電源電壓經(jīng)較長時(shí)間消失后，自起動有困難的電動機(jī)裝設(shè)低電壓保護(hù)，當(dāng)電壓下降到0.5倍的額定電壓下，持續(xù)時(shí)間超過4-10S時(shí)跳閘。2.2電動機(jī)低電壓保護(hù)的基本要求及保護(hù)的動作原理電動機(jī)的低電壓保護(hù)是當(dāng)電動機(jī)的端電壓降低到某一值時(shí)，將其從電網(wǎng)中自動脫離的一種保護(hù)裝置，以保證重要電動機(jī)的H起動，因此低電壓保護(hù)應(yīng)滿足以下幾條基本要求：（1）當(dāng)電壓互感器一次側(cè)一相及兩相斷線或二次側(cè)各相斷線時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動作，并發(fā)出斷線信號，但在電壓斷線期間，恰好母

16、線失去電壓或電壓下降到整定值時(shí)，保護(hù)裝置仍應(yīng)正確動作。KM1TKVH2KFMIvKV3»2區(qū)20V1O電KF”愎5人KU6（2）當(dāng)電壓互感器一次側(cè)隔離開關(guān)因誤拉斷開時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動作，但必須發(fā)出信號。0.5S和10S各個(gè)不同時(shí)間段的低電壓保護(hù)的動作電壓分別給予整定。根據(jù)上述的要求可配置36KV電動機(jī)低電壓保護(hù)，接線如圖21所示。圖21電動機(jī)低電壓保護(hù)接線圖圖中電壓繼電器KV1、KV2及KV3作為次要電動機(jī)低電壓保護(hù)0.5S跳閘之用，并兼作斷線信號。電壓繼電器KV4作為重要電動機(jī)低電壓保護(hù)9s跳閘之用。當(dāng)電壓消失或?qū)ΨQ地下降至整定值以下時(shí)，KV1KV3均動作，其動斷觸點(diǎn)動作（閉合）

17、、動閉觸點(diǎn)打開，通過中間繼電器KM1的動斷觸點(diǎn)起動時(shí)間繼電器KITME1,經(jīng)0.5S延時(shí)跳開不重要的電動機(jī)。若電壓繼續(xù)保持下降或消失的狀態(tài)，KV4也動作，其觸點(diǎn)起動時(shí)間繼電器KTM2,經(jīng)4-9s的延時(shí)跳開不允許H起動不能自起動的重要電動機(jī)。當(dāng)電壓互感器一次側(cè)一相斷線或二次側(cè)一相斷線時(shí)，在KV1-KV3中相應(yīng)的低電壓繼電器動作，但總有一個(gè)低電壓繼電器處于額定相電壓的作用下，保持勵磁狀態(tài)，從而起動中間繼電器KM1,發(fā)出電壓回路斷線信號，與此同時(shí)，KM1的動斷觸點(diǎn)打開，斷開KM1、KM2起動回路，防止因電壓回路斷線而誤將電動機(jī)跳閘。低電壓保護(hù)整定的要求為：（1）低電壓繼電器KV4的動作電壓一般取0.

18、40.5倍的額定電壓。（2）低電壓繼電器KV1-KV3的動作電壓應(yīng)考慮在次要電動機(jī)被切除后，能保證重要電動機(jī)的自起動，一般取0.60.7倍的額定電壓。綜上所述，電動機(jī)有眾多類型的保護(hù)，但具體的保護(hù)配置應(yīng)根據(jù)電動機(jī)不同的容量、要求等進(jìn)行考慮?，F(xiàn)將3-10KV電動機(jī)保護(hù)的配置一般情況列于下表2-1給予參考。表2-110KV電動機(jī)的保護(hù)裝設(shè)電動機(jī)容量（KW）電流速斷保護(hù)差動保護(hù)過負(fù)荷俁護(hù)單相接地保護(hù)低電壓保護(hù)防止非同步?jīng)_擊保護(hù)異步V2000裝設(shè)電流速斷保護(hù)不能滿足要求時(shí)裝設(shè)生產(chǎn)過程中容易發(fā)生過負(fù)荷或起動自起動條件惡劣時(shí)應(yīng)裝設(shè)單相接地電流5A時(shí)裝設(shè)裝設(shè)異步22000裝設(shè)同步V2000裝設(shè)電流速斷保護(hù)不

19、能滿足要求時(shí)裝設(shè)裝設(shè)同步22000裝設(shè)裝設(shè)電動機(jī)的電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)采用電流速斷保護(hù)作為電動機(jī)相間故障的主要保護(hù)，為了保證在電動機(jī)本體以及電動機(jī)與斷路器聯(lián)接回路引線上發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置均能動作，應(yīng)盡可能將電流互感器安裝在靠近斷路器側(cè)。在小電流接地系統(tǒng)中，應(yīng)采用電流回路兩相式接線方式，當(dāng)靈敏度能滿足要求時(shí)，可以采用兩相差電流接線方式°在保護(hù)應(yīng)用中，目前在數(shù)量上講應(yīng)用最廣泛的是采用GL型感應(yīng)式過電流繼電器，因?yàn)樗哂心芩賱觿幼魈l亦具備動作時(shí)間隨電流變化的工作特性。當(dāng)然采用靜態(tài)型保護(hù)繼電器或微機(jī)保護(hù)繼電器，同樣也是利用它們的反時(shí)限特性，其瞬時(shí)元件作用于跳閘，作為電動機(jī)的相間故障的

20、快速保護(hù)。反時(shí)限元件部分可作用于電動機(jī)過負(fù)荷保護(hù)與過電流保護(hù)，也可作用于跳閘以及減負(fù)荷或信號之類。電動機(jī)電流速斷保護(hù)的動作電流一般按以下原則整定：（1）在電動機(jī)正常起動時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動作；（2）對同步電動機(jī)來說，當(dāng)外部故障時(shí)，電動機(jī)將送出短路電流，此時(shí)電動機(jī)速斷保護(hù)不應(yīng)動作。為了滿足以上條件，異步電動機(jī)電流速斷裝置的動作電流應(yīng)按下式整定Ikact=-cKfq+Ias（2.1）nTA其中，Km為可靠系數(shù)（對于電磁型繼電器取L5-2.0：對GL型，取1.25-1.3）；Ikact為電動機(jī)整定動作跳閘電流：Kc為電流互感器接線系數(shù)；Kg為非周期分量影響系數(shù)（取L8）；MA為電流互感器的變比：1公為

21、電動機(jī)的起動電流（周期分量）。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)按下式來計(jì)算Ksen=K，kminKc/llTAlkact（2.2）式中一一最小運(yùn)行方式下，電動機(jī)出口兩相短路電流。要求最小靈敏系數(shù)應(yīng)大于2（在具體計(jì)算中，&應(yīng)考慮為1,不應(yīng)取石）。相差電流接線方式在此作一個(gè)說明：1）當(dāng)三相短路時(shí)及在正常帶負(fù)荷情況下，1a、3、左三相電流在數(shù)值上相等，相位上相差120°,因此流入到電流繼電器中的電流值Id為IaIc=石Ia。2）當(dāng)AB、BC二相短路時(shí)，只有A相工C相電流互感器反應(yīng)故障電流，因此流入電流繼電器的電流只是反應(yīng)A相或C相的電流互感器電流，即Id=IA或左。3）當(dāng)AC二相短路時(shí)，在AC二

22、相中所流過的故障電流在流入電流互感器的回路中反應(yīng)的是二相電流互感器的電流之和，因此流入繼電器的電流Ia=21A或2攵。通過以上三個(gè)情況可見，二相差接線方式中在不同短路方式下流入繼電器的電流不是一相電流互感器的二次側(cè)電流的實(shí)際值而是有一個(gè)系數(shù)關(guān)系，即三相短路時(shí)為百：二相短路時(shí)分別為1或2。我們將此關(guān)系用一個(gè)系數(shù)即接線系數(shù)表示，它的符號為Kc。引入了接線系數(shù)后，在計(jì)算靈敏度時(shí)應(yīng)將接線系數(shù)用1代入而不應(yīng)用V3或2代入。對于應(yīng)用二相差接線方式，在繼電保護(hù)接線中必須對電流互感器的極性特別引起注意，如果極性接反，必然導(dǎo)致繼電保護(hù)拒動。電動機(jī)的差動保護(hù)差動保護(hù)一般用于容量在2000KW及以上的電動機(jī)，對于容

23、量小于2000KW者，如電流速斷保護(hù)不能滿足要求時(shí)，也可采用差動保護(hù)。在小接地電流系統(tǒng)中，采用兩相式接線并用兩個(gè)BCH-2型差動繼電器構(gòu)成，保護(hù)裝置動作于斷路器跳閘。差動保護(hù)所用的電流互感器的變比和型號應(yīng)相同，且應(yīng)滿足10%誤差曲線要求。保護(hù)裝置的動作電流按下式整定5=也更*尿（23）nTA式中Kz一可靠系數(shù)（當(dāng)采用BDH2型差動繼器時(shí)，取1.3）。當(dāng)采用BDH-2型差動繼電器構(gòu)成保護(hù)時(shí)，其短路線圈的抽頭位置一般可整定在“33或4-4”位置（具體放置可按整定通知單執(zhí)行）。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)為(2.4)K$en/'km/nTAlkact式中Pkmxn一最小運(yùn)行方式下，電動機(jī)出口兩相短路時(shí)

24、的短路電流。要求最小靈敏系數(shù)大于2。在310KV系統(tǒng)中，電動機(jī)差動保護(hù)可采用兩相兩繼電器式結(jié)線。如圖24所示，繼電器KA可采用DL11型電流繼電器，也可以采用專門的差動繼電器。圖22高壓電動機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)的接線（采用DL型繼電器）差動保護(hù)的動作電流Lpd，應(yīng)按躲過電動機(jī)額定電流Inm來整定，整定計(jì)算公式為(2.8)式中，Kz為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，對DL型繼電器，取L52電動機(jī)的單相接地保護(hù)在小接地電流系統(tǒng)中的高壓電動機(jī),當(dāng)容量小于2000KW而接地電容電流大于10A時(shí)，或容量大于2000KW而接地電容電流大于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)，保護(hù)裝置瞬時(shí)動作于斷路器跳閘。電動機(jī)單相接地的零序電流保護(hù)

25、裝置由零序電流互感器供給故障電流。在正常運(yùn)行中，三相電流對稱零序電流為0,因此零序電流互感器沒有電流輸出。當(dāng)電動機(jī)回路發(fā)生單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)的流經(jīng)本電網(wǎng)系統(tǒng)中的總接地電流，此時(shí)零序電流互感器的電流輸出，起動電流繼電器而最終經(jīng)過延時(shí)后動作于跳閘和信號。但其他回路發(fā)生單相接地時(shí)，電動機(jī)回路只通過本身回路的接地電容電流Ikcnmax，此值一般由斷路器到電動機(jī)之間的引線長度來決定。其動作電流按大于本身的電容電流整定，即(2.5)Ikact=£l*(31kgax)nTA式中Kz一可靠系數(shù)，取4-5；Ikact一一繼電器動作電流：3Ikcnmax一一外部發(fā)生故障時(shí)，由電動機(jī)本身產(chǎn)生的電容電流（

26、流經(jīng)保護(hù)裝置的最大接地電容電流）。(2.6)保護(hù)裝置的靈敏度可按下式進(jìn)行計(jì)算K$en=3Ikcmin/nTAlkact式中31k由地一一最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)電動機(jī)發(fā)生單相接地時(shí)，流過本保護(hù)裝置TA一次側(cè)的最小接地電容電流。保護(hù)裝置的最小靈敏系數(shù)應(yīng)大于2。電動機(jī)的速斷保護(hù)采用電流速斷保護(hù)的結(jié)線和動作電流的整定計(jì)算一般采用兩相繼電器式接線如圖22。如果要求保護(hù)靈敏度較高時(shí)，可采用兩相兩繼電式接線如圖23。繼電器為GL15、25形式，可利用該繼電器的速斷裝置（電磁元件）來實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。圖23兩相繼電器式結(jié)線圖24兩相兩繼電器結(jié)線電流速斷的動作電流（速斷電流）5,按躲過電動機(jī)的最大起動電流定，整

27、定計(jì)算的公式為Iqb=5亞1區(qū)式中，Re】為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，采用DL型電流繼電器時(shí)去L41.6«來整(2.7),采用GL型繼電器時(shí)取1.82。.電動機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)作為過負(fù)荷保護(hù)，一般可采用一相一繼電器式結(jié)線。但如果電動機(jī)裝有電流速斷保護(hù)時(shí)，可利用作為電流速斷保護(hù)的GL型繼電器的反時(shí)限過電流裝置（感應(yīng)元件）來時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)的動作電流lop0L），按躲過電動機(jī)的額定電流InM來整定，整定計(jì)算的公式為LpoL產(chǎn)區(qū)elKv*1NM（2.9）不耳式中，Rei為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，對GL性繼電器，去L3；Ke為繼電器的返回系數(shù)，一般為08過負(fù)荷保護(hù)的動作時(shí)間，應(yīng)大于電動機(jī)起動所需

28、的時(shí)間，一般取為1060s。對于起動困難的電動機(jī)，可按躲過實(shí)測的啟動時(shí)間來整定。3高壓電動機(jī)微機(jī)綜合保護(hù)整定計(jì)算方法目前，在火電廠和其它工礦企業(yè)中，開始采用綜合保護(hù)裝置作為高壓電動機(jī)的保護(hù)。這種綜合保護(hù)裝置一般為微機(jī)型，其主要功能如下：a.短路保護(hù)（即電流速斷保護(hù)）：由正序電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)：b.斷相及反相保護(hù)：由負(fù)序電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)，為反時(shí)限特性；c.接地保護(hù)：采用零序電流互感器獲取零序電流實(shí)現(xiàn)；d.過熱保護(hù)：綜合計(jì)及電動機(jī)的正序電流和負(fù)序電流的熱效應(yīng)，對電動機(jī)過載、啟動時(shí)間過長和堵轉(zhuǎn)提供保護(hù)。并有熱記憶功能，即過熱保護(hù)跳閘后，不會立即啟動，需等到電動機(jī)散熱到允許啟動時(shí)，才能再次啟動；e.電動機(jī)保護(hù)的

29、定值，采用啟動過程中的定值與正常運(yùn)行時(shí)的定值獨(dú)立設(shè)置的方式，既可以保證啟動時(shí)不誤動，乂能保證正常運(yùn)行時(shí)的保護(hù)靈敏度。3.1綜合保護(hù)整定計(jì)算中必須考慮的特殊問題由于綜合保護(hù)采用了負(fù)序電流來實(shí)現(xiàn)斷相等保護(hù)功能，同時(shí)，速斷保護(hù)是由正序電流實(shí)現(xiàn)的。因此，在保護(hù)的整定計(jì)算中必須考慮以下因素：外部不對稱故障產(chǎn)生的負(fù)序電流對保護(hù)的影響；母線電壓不平衡產(chǎn)生的負(fù)序電流對保護(hù)的影響;CT斷線的影響：不對稱短路故障對速斷保護(hù)靈敏度的影響。1.1電動機(jī)負(fù)序電流產(chǎn)生的原因1.1.1電網(wǎng)參數(shù)不對稱電網(wǎng)參數(shù)不對稱包括正常運(yùn)行時(shí)的電源電壓不平衡和外部不對稱短路產(chǎn)生的不對稱電壓。這2種情況下都會產(chǎn)生負(fù)序電流。a.正常運(yùn)行時(shí)不平

30、衡電壓產(chǎn)生的負(fù)序電流設(shè)正常運(yùn)行時(shí)不平衡電壓所產(chǎn)生的負(fù)序電壓為U2,此時(shí)電動機(jī)回路的負(fù)序電流為：I2=U2/Z-U2/Zsc=Ui/Zs<*U2/lAi=LtU2/Ui（3.1）式中：L為電動機(jī)額定電壓下的啟動電流；Z為負(fù)序阻抗；Zsc為啟動阻抗：國為電動機(jī)的額定電壓。由式（1）可知，由于電動機(jī)的啟動電流L可達(dá)額定電流的58倍，因此，只要有很小的負(fù)序電壓存在，也會產(chǎn)生較大的負(fù)序電流。例如，設(shè)4=0.05U，由于L=581,代入式(1)可得：12=(58)In(0.05U,/Ui)=(0.250.4)I.即只要存在額定電壓5%的負(fù)序電壓，將會在電動機(jī)中產(chǎn)生達(dá)25%40%額定電流的負(fù)序電流。b

31、.外部不對稱短路產(chǎn)生的負(fù)序電流如果在電動機(jī)所屈高壓母線上或靠母線很近的其它設(shè)備上發(fā)生兩相短路，將在非故障的電動機(jī)回路上產(chǎn)生很大的負(fù)序電流。設(shè)在電動機(jī)所在高壓母線上發(fā)生BC相短路。忽略系統(tǒng)阻抗的影響，這時(shí)U.二E”比二lb-3/2,由對稱分量法，可求得此時(shí)的負(fù)序電壓為:U2出/2式中E1為系統(tǒng)電勢，可認(rèn)為瓦=G，且由于Z-=Zsc,因此非故障電動機(jī)回路產(chǎn)生的負(fù)序電流為：I2=U2/Z-=E1/2Zsc=(l/2)UI/Zsc=(l/2)(3.2)由此可見，在電動機(jī)所在高壓母線上或附近發(fā)生兩相短路時(shí)，非故障的電動機(jī)回路將產(chǎn)生達(dá)電動機(jī)啟動電流一半的負(fù)序電流，這在定值整定時(shí)是不容忽視的。3.1.1.2

32、內(nèi)部參數(shù)不對稱造成電動機(jī)內(nèi)部參數(shù)不對稱的原因主要有：定子線圈相間短路、定子線圈匝間短路、定子線圈斷線、轉(zhuǎn)子斷條等。以實(shí)際運(yùn)行中故障率較高的定子線圈一相斷線為例進(jìn)行分析。根據(jù)故障分析法，當(dāng)電動機(jī)定子線圈發(fā)生一相斷線時(shí)，負(fù)序電流為：瓦/(2)亂啟動時(shí)一相斷線這時(shí)，S=l,乙二乙二2,有I2=-I1=-E1/(Z+Z.)=-E1/(2Zsc)=-(1/2IJ(3.3)即負(fù)序電流為電動機(jī)啟動電流的一半。b.正常運(yùn)行時(shí)一相斷線正常運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率S一般約0.030.05,正序等值阻抗即為電動機(jī)的負(fù)荷等值阻抗，而負(fù)序等值阻抗Z.仍可認(rèn)為與電動機(jī)的啟動阻抗相等。在止常運(yùn)行的情況卜電動機(jī)定子回路發(fā)生一相

33、斷線的瞬間，由于慣性，這時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率基本保持不變，因此，仍可按正常運(yùn)行的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。根據(jù)有關(guān)資料，正常運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)的功率因數(shù)約為0.9(相當(dāng)于阻抗角為25°)左右，而電動機(jī)啟動時(shí)，功率因數(shù)只有0.20.3(相當(dāng)于阻抗角72°78°)左右，即：Z+=Zf=E1exp(j25°)/，Z二"禺exp(j75°)/(58)I.)故有Z>+Z.=E1exp(j25°)/1.+Exexp(j75°)/(58)If)*(1.08+1.14)Exexp(j30°)/I.這時(shí)，產(chǎn)生的負(fù)序電流為：I2=E1

34、/(Z+Z.)=(0.880.93)IH(3.4)由此可知，在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生斷相，在不考慮轉(zhuǎn)差率變化的情況下，所產(chǎn)生的負(fù)序電流約為電動機(jī)額定電流的90%左右，由于負(fù)序電流的存在，將產(chǎn)生負(fù)序轉(zhuǎn)矩，從而使合成轉(zhuǎn)矩減少，如果維持負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率增大,從而使負(fù)序電流進(jìn)一步增加，一般可達(dá)額定電流的110%。3.1.2負(fù)序電流對保護(hù)的影響3.1.2.1CT二次回路一相斷線如果正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生CT二次回路一相斷線，這時(shí)，通入繼電器僅有一相電流,使得負(fù)序電流濾序器產(chǎn)生輸出量。例如，發(fā)生A和CT二次回路斷線，這時(shí)h=0,I2=K(Ic+IAexp(-j240°)=KIc=Ic/>/

35、3=0.577IC由此可見，正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生CT二次回路一相斷線，產(chǎn)生了相當(dāng)于電動機(jī)工作電流0.577倍的負(fù)序電流，可能造成保護(hù)的誤動作。因此，在定值整定計(jì)算中必須考慮CT斷線的影響。3.1.2.2正常運(yùn)行時(shí)不平衡電壓產(chǎn)生的負(fù)序電流從3.1.2.1的分析可知，只要出現(xiàn)很小的負(fù)序電壓，將在電動機(jī)中產(chǎn)生較大的負(fù)序電流。這時(shí)，只要電源的不平衡電壓在允許范圍內(nèi)，同時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)序電流與正序電流的迭加值不超過電動機(jī)的額定電流，即電動機(jī)的工作電流不超過額定值是允許的，不會給電動機(jī)造成不利影響。因此，沒有必要由負(fù)序保護(hù)來切除。但是，如果負(fù)序保護(hù)的定值整定過低，將造成保護(hù)的誤動作。.2.3外部不對稱短路故障產(chǎn)生的

36、負(fù)序電流在電動機(jī)所在高壓母線上或靠母線很近的其它回路上（例如電動機(jī)和廠用分支）發(fā)生兩相短路，將在非故障的電動機(jī)回路上產(chǎn)生達(dá)啟動電流一半的負(fù)序電流,在這種情況下，如果故障設(shè)備的瞬動保護(hù)（如差動、電流速斷）正確動作，則一般不會造成負(fù)序保護(hù)的誤動。但是，如果瞬動保護(hù)拒動，特別是當(dāng)故障發(fā)生在廠分支上，這時(shí)必須依靠后備保護(hù)來切除，如果定值整定不當(dāng)，負(fù)序電流保護(hù)將誤動出口，這是不允許的。因?yàn)楫?dāng)故障支路切除后或備用電源自投后，要求非故障的電動機(jī)自啟動運(yùn)行。同樣，單純依靠提高負(fù)序電流保護(hù)的啟動值，也是不允許的，因?yàn)閺?.1.1.2的分析可知，在正常運(yùn)行時(shí)電動機(jī)發(fā)生斷相時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)序電流只有額定電流的90%至1

37、10%左右，遠(yuǎn)小于外部兩相短路時(shí)在非故障電動機(jī)中所產(chǎn)生的負(fù)序電流，因此，如果定值整定過高，在發(fā)生斷相時(shí)，負(fù)序電流保護(hù)根本無法動作，失去了綜合保護(hù)裝置中負(fù)序電流保護(hù)單元應(yīng)有的功能。解決這一矛盾，只有通過時(shí)限來配合。主要保護(hù)單元的整定方法3.2.1電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)仍按躲過電動機(jī)啟動電流的原則整定。但是，由于綜合保護(hù)的電流速斷是通過測量電動機(jī)的正序電流實(shí)現(xiàn)的，故定值計(jì)算及靈敏系數(shù)的校驗(yàn)方法與常規(guī)保護(hù)不同。其方法如下：a.啟動值hnz(3.5)式中L.w為正序電流保護(hù)整定值；&為可靠系數(shù)，取1.3；L為電動機(jī)啟動電流。b.動作時(shí)間ti對于采用斷路器控制的電動機(jī)，選擇瞬時(shí)動作，即儲=0；

38、對于F-C控制的電動機(jī)，由于短路故障由熔斷器切除，而非接觸器切除，應(yīng)整定帶一定的延時(shí)，一般取3=0.3S。C.靈敏度校驗(yàn)根據(jù)規(guī)程規(guī)定，電動機(jī)的電流速斷保護(hù)應(yīng)保證在最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處兩相短路時(shí)的靈敏系數(shù)大于2。由于本保護(hù)單元是通過測量正序電流實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)發(fā)生兩相短路時(shí)，所測得的正序電流為：=(3.6)已知同一地點(diǎn)兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系為：lf).=V3/2(3.7)xdnunxdnun因此，將式(7)代入式(6)得出兩相短路時(shí)流入繼電器的正序電流與三相短路電流的關(guān)系為：二f./2(3.8)X1.dminXdnun式中i：L為最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處兩相短路時(shí)的正序電流；為最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處兩相短路電流；I;山為最小運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處三相短路電流。