高壓異步電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)的整定

李志軍

神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司選煤廠(chǎng) 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010300

性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及維護(hù)方便等是高壓異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，高壓異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是在應(yīng)用高壓異步電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生一系列的問(wèn)題，比如接地問(wèn)題，過(guò)電壓以及過(guò)負(fù)荷等問(wèn)題，因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行的過(guò)程中都需要對(duì)其進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)測(cè)與保護(hù)，另外，為了保證電動(dòng)機(jī)能夠可靠的運(yùn)行，還需采取相應(yīng)的保護(hù)措施，一旦出現(xiàn)異常，相關(guān)的工作人員能夠及時(shí)予以解決。在工礦企業(yè)設(shè)備的電氣設(shè)計(jì)中，高壓電動(dòng)機(jī)采用的繼電保護(hù)裝置一般都是微機(jī)型的，這種保護(hù)裝置能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備起到相應(yīng)的保護(hù)作用，并且較為充分的考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的不同情況。另外，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的關(guān)鍵在于被保護(hù)對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)的整定和及計(jì)算，因此電氣設(shè)計(jì)人員必須要掌握保護(hù)裝置參數(shù)計(jì)算的方法和定值的設(shè)定。本文主要探究了高壓異步電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置參數(shù)的整定、計(jì)算以及定值設(shè)定等問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)微機(jī)綜合保護(hù)裝置的使用問(wèn)題也做出了相應(yīng)的分析，對(duì)于企業(yè)或者工廠(chǎng)高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)整定都具有很大的參考意義。

1 高壓電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)配置

對(duì)于電壓等級(jí)在3千伏以及3千伏以上的異步電動(dòng)機(jī)的故障以及運(yùn)行異常等情況，我國(guó)的有關(guān)規(guī)范和規(guī)程中做出了較為詳細(xì)的規(guī)定，定子繞組單相接地以及定子繞組低電壓、定子繞組相間短路是保護(hù)裝置的主要保護(hù)內(nèi)容，微機(jī)綜合保護(hù)類(lèi)型有如下幾種：

1.1 相電流不平衡和斷相

負(fù)序電流保護(hù)主要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)相電流不平衡以及定值繞組斷相的保護(hù)。

1.2 定子繞組過(guò)負(fù)荷

過(guò)負(fù)荷保護(hù)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)定子繞組過(guò)負(fù)荷的保護(hù)。

1.3 定子繞組的相間短路保護(hù)

大于等于2000KW的異步電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)是由磁平衡差動(dòng)保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，小于2000KW的異步電動(dòng)機(jī)的相間短路保護(hù)是由電流速斷保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1.4 堵轉(zhuǎn)保護(hù)

自動(dòng)判斷電動(dòng)機(jī)在過(guò)流時(shí)是處于完全堵轉(zhuǎn)狀態(tài)還是在運(yùn)行狀態(tài)或電機(jī)短路狀態(tài)。

1.5 過(guò)熱保護(hù)

電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)主要是為了防有過(guò)負(fù)荷、不對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷、定子斷線(xiàn)等引起的電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，也作為電動(dòng)機(jī)短路、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、堵轉(zhuǎn)等故障的后備保護(hù)。

1.6 定子繞組低電壓

低電壓保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)定子繞組的低電壓，當(dāng)供電電壓降低或供電短時(shí)中斷后，為防止電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘，將電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)上斷開(kāi)。

2 不同類(lèi)別保護(hù)的整定方法

2.1 縱差保護(hù)

縱差保護(hù)包括最小動(dòng)作電流Iop.O、差動(dòng)速斷和比率制動(dòng)系統(tǒng)S等。最小動(dòng)作電流的整定原則是充分考慮電動(dòng)機(jī)在額定的工況之下所產(chǎn)生的最大的差流，縱差保護(hù)最小動(dòng)作電流我們?cè)O(shè)定為Iop.O，Iop.O等于nTA分之 Krel（Ker+K2）lN。在這個(gè)計(jì)算式當(dāng)中，Krel是可靠系數(shù)，可靠系數(shù)的取值范圍是1.5到2，nTA是電動(dòng)機(jī)電流互感器的變比，Ker是比誤差，也就是兩側(cè)電流互感器的比誤差。差動(dòng)速斷主要是為了防止在輸入回路上產(chǎn)生因電流互感器的飽和而導(dǎo)致的差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的現(xiàn)象[1]；比率制動(dòng)系統(tǒng)我們?cè)O(shè)定為S，本文中S取為0.5，比率制動(dòng)系統(tǒng)的整定原則是差動(dòng)元件應(yīng)當(dāng)盡可能的避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候差動(dòng)元件所產(chǎn)生的最大電流。

2.2 磁平衡的差動(dòng)保護(hù)

磁平衡差動(dòng)保護(hù)的原則是盡可能避免外部單相接地的時(shí)候所產(chǎn)生的不平衡電流，磁平衡的差動(dòng)保護(hù)我們?cè)O(shè)定為lop。

2.3 負(fù)序電流的保護(hù)

在負(fù)序電流保護(hù)中，相關(guān)的工作人員需要設(shè)定兩段負(fù)序電流保護(hù)，即I段和II段，I段負(fù)責(zé)的是電動(dòng)機(jī)相間短路故障的后備保護(hù)。II段負(fù)責(zé)的則是保護(hù)電動(dòng)機(jī)的缺相運(yùn)行。T2op.I=0.05秒，t2op.II=0.4s，這一設(shè)定是當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)序保護(hù)有著兩相短路負(fù)序電流閉鎖并且是真空斷路器的時(shí)候的時(shí)間設(shè)定。I段的動(dòng)作電流值是I2op.I=In，II段的動(dòng)作電流是I2op.II=0.4In。

2.4 過(guò)熱保護(hù)

高壓電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，如果出現(xiàn)負(fù)序電流或者電動(dòng)機(jī)電流過(guò)大的情況，都會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)過(guò)熱的情況，當(dāng)電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，就可能會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)，在這種情況下，就需要在電動(dòng)機(jī)的保護(hù)中設(shè)置過(guò)熱保護(hù)裝置，當(dāng)下，微機(jī)保護(hù)裝置中，主要采用的是等效過(guò)熱模型所形成的過(guò)熱保護(hù)[2]。

2.5 低電壓保護(hù)

當(dāng)供電短時(shí)間的中斷或者供電電壓過(guò)低，工作人員需要避免電動(dòng)機(jī)自身啟動(dòng)使供電電壓進(jìn)一步降低，如果供電電壓進(jìn)一步降低，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)就會(huì)非常困難，因此工作人員需要切除一些次重要的電動(dòng)機(jī)，其目的是為了保證一些重要的電動(dòng)機(jī)能夠迅速的恢復(fù)正常運(yùn)行的狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)整定值有兩輪動(dòng)作時(shí)間和兩輪動(dòng)作電壓。

2.6 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般是動(dòng)作于信號(hào)的，動(dòng)作電流Iop應(yīng)當(dāng)按照躲過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電流之下返回條件整定。一般電動(dòng)機(jī)top=（1.2-1.4）tgt，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和啟動(dòng)時(shí)間要根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況進(jìn)行確定，避免出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷保護(hù)失效的現(xiàn)象。

2.7 單相接地保護(hù)

單相接地保護(hù)的原則是當(dāng)被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)和配電線(xiàn)路上的單相接地發(fā)生故障的時(shí)候，被保護(hù)的部分應(yīng)當(dāng)是可靠動(dòng)作，當(dāng)在其它的線(xiàn)路上發(fā)生接地故障的時(shí)候，被保護(hù)則不需要?jiǎng)幼?。?dòng)作電流的定值3loop=krel根號(hào)3UnC2。在該式當(dāng)中，可靠性系數(shù)是krel，top為兩到三秒。

2.8 電流的速斷保護(hù)

電流速斷保護(hù)的整定原則是躲開(kāi)電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)的最大啟動(dòng)電流整定，在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電流的速斷保護(hù)需要投入的定值是比較高的，躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)完畢或者啟動(dòng)時(shí)間滯后，則需要切換回回路低定值運(yùn)行。低定值我們?cè)O(shè)定為Iopl，低定值的整定原則是避免外部的三相短路的時(shí)候電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功能反送電流，躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流。通過(guò)定制計(jì)算我們可以發(fā)現(xiàn)，一旦熔斷器接觸接觸器（FC回路），供電電動(dòng)機(jī)Iop.L等于4IN，動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為t1，t1一般是在0.3秒到0.4秒之間，一些應(yīng)用真空斷路器控制的電動(dòng)機(jī)一般選擇的是瞬時(shí)性動(dòng)作，t=Os，一些由F-C控制的電動(dòng)機(jī)并非是接觸器切除，而是通過(guò)熔斷器切除。

3 微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置在使用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

3.1 對(duì)于電流速斷保護(hù)的靈敏度的檢驗(yàn)

由于系統(tǒng)短路的容量較小，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的容量較大的時(shí)候，電流速斷保護(hù)裝置并不能滿(mǎn)足系統(tǒng)或者裝置對(duì)于靈敏度的要求，因此相關(guān)的工作人員需要采取有效措施來(lái)改善差動(dòng)保護(hù)裝置。

3.2 保護(hù)電流互感器的選擇和應(yīng)用分析

（1）確定電流互感器二次負(fù)載。電流互感器的二次繞組所接入的負(fù)荷應(yīng)當(dāng)保證實(shí)際的二次負(fù)荷在百分之二十五到百分之百的額定二次負(fù)荷的范圍之內(nèi)。

（2）選擇準(zhǔn)確限制系數(shù)Kay?；ジ衅鳒?zhǔn)確限值電流大于保護(hù)最大整定電流的時(shí)候，能夠保證保護(hù)動(dòng)作的正確性。短路電流增大，互感器就會(huì)出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象，因此，按照保護(hù)最大定值確定互感器的準(zhǔn)確限值系數(shù)的時(shí)候，為了滿(mǎn)足要求，電流互感器的準(zhǔn)確限值系數(shù)在15-20之間。互感器準(zhǔn)確限值電流我們?cè)O(shè)定為（Kalr×In），當(dāng)限值電流大于電流速斷的整定值，能夠保證保護(hù)發(fā)生正確動(dòng)作。互感器一旦出現(xiàn)飽和，二次電流就會(huì)呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)。

（3）微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部的隔離用電流互感器。微機(jī)內(nèi)部保護(hù)裝置的隔離用電流互感器一側(cè)電流應(yīng)當(dāng)和應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)主回路的保護(hù)電流互感器的二次測(cè)電流相同。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述的介紹和闡釋我們可以發(fā)現(xiàn)，盡管我國(guó)的高壓異步電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)已經(jīng)取得了一定的發(fā)展，但是就我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展情況而言，仍舊存在一些技術(shù)上的問(wèn)題。微機(jī)保護(hù)定值的整定直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，微機(jī)型綜合電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，對(duì)于繼電保護(hù)裝置而言，微機(jī)保護(hù)定值的整定具有非常重要的意義，能夠在很大程度上滿(mǎn)足裝置的靈敏性、速動(dòng)性以及可靠性、選擇性，電動(dòng)機(jī)能否安全運(yùn)行以及整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行也與繼電保護(hù)裝置息息相關(guān)。因此在今后的發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)的工作人員還需加強(qiáng)探索和探究，繼續(xù)深入研究電動(dòng)機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算方法以及在應(yīng)用過(guò)程中的注意事項(xiàng)，在電機(jī)整定計(jì)算的過(guò)程中克服困難，解決電機(jī)整定計(jì)算和定值的設(shè)定等問(wèn)題，促進(jìn)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。