電動(dòng)機(jī)起動(dòng)加倍保護(hù)與電流互感器選型

摘 要：廠用送風(fēng)機(jī)電機(jī)為上海電機(jī)廠YKK630-6型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓6kV，額定電流166.5A。使用前成功空載試運(yùn)過(guò)，在倒送電之后第一次起動(dòng)時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程持續(xù)585ms。此現(xiàn)象以為是起動(dòng)速斷加倍功能未投入，并檢查定值，因電流波形未發(fā)現(xiàn)異常，電機(jī)再次起動(dòng)，第二次持續(xù)587ms速斷保護(hù)又動(dòng)作。分析后發(fā)現(xiàn)REX521的起動(dòng)加倍功能，固定為電流大于1.5In時(shí)起動(dòng)加倍投入，1.3倍額定電流返回。

關(guān)鍵詞：起動(dòng)加倍；保護(hù)裝置；速斷；電流互感器（CT）

引言

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流一般會(huì)達(dá)到4至8倍的額定值，起動(dòng)加倍功能就是為了提高速斷的靈敏性，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)過(guò)程，按照一定的判據(jù)，將速斷值加倍，在起動(dòng)完成后自動(dòng)返回。正常運(yùn)行時(shí)若發(fā)生堵轉(zhuǎn)或短路能使速斷可靠動(dòng)作，減少異常事故，維護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，在廠用系統(tǒng)中得到普遍運(yùn)用。

1 提出案例

送風(fēng)機(jī)電機(jī)選用為上海電機(jī)廠YKK630-6型三相異步電動(dòng)機(jī)，基本參數(shù)如下：額定電壓6kv、額定電流166.5A、額定功率1400KW。根據(jù)《浙江電網(wǎng)發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)反事故技術(shù)措施》要求，為了減小CT飽和影響速斷保護(hù)動(dòng)作，變比為800/1的CT。保護(hù)裝置為ABB的REX521，過(guò)流保護(hù)采用三段式，保護(hù)設(shè)置過(guò)流低定值為0.23In（In：保護(hù)裝置輸入額定電流值），動(dòng)作時(shí)間160秒（s），過(guò)流高定值為0.31In，動(dòng)作時(shí)間18秒，速斷值為0.93In，動(dòng)作時(shí)間60毫秒（ms）。

倒送電前電機(jī)已完成空載試運(yùn)，在接入正式電源后第一次起動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程持續(xù)585ms，信號(hào)顯示起動(dòng)加倍功能未投入。檢查定值及起動(dòng)電流波形未發(fā)現(xiàn)異常，再次起動(dòng)速斷保護(hù)又動(dòng)作，持續(xù)時(shí)間587ms，和第一次過(guò)程相似。

2 剖析流程

經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)表明：（1）電流在0.93In以下時(shí)速斷不動(dòng)作；（2）在0.93～1.48In時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作；（3）在1.48～1.86In時(shí)起動(dòng)加倍功能起動(dòng)使速斷不動(dòng)作；（4）在1.86In以上時(shí)起動(dòng)加倍雖起動(dòng)但由于過(guò)兩倍速斷定值而速斷保護(hù)動(dòng)作。

針對(duì)以上四種情況，利用另一臺(tái)送風(fēng)機(jī)及空壓機(jī)進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證，得到此結(jié)論如下：判斷保護(hù)裝置正常，電機(jī)起動(dòng)電流在0.93～1.48In范圍內(nèi)引起的保護(hù)速斷動(dòng)作。

圖1 第一次起動(dòng)錄波示瘟圖

圖2 第二次起動(dòng)錄波示意圖

由圖1及圖2分析可知，起動(dòng)電壓為6234V，起動(dòng)過(guò)程中電壓降為5965V；起動(dòng)電流前幾個(gè)周波達(dá)到了1250～1320A，范圍為1.56In～1.65In，滿足起動(dòng)加倍條件；然后電流降至937A～946A，即1.17In～1.18In，并在585ms跳閘。

針對(duì)起動(dòng)加倍起作用后又跳閘的問(wèn)題，選取了一臺(tái)REX521H07做了以下簡(jiǎn)單的試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表1。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程為改變速斷定值，得到相應(yīng)加倍之后的速斷值，測(cè)試在該定值下起動(dòng)加倍實(shí)際的起動(dòng)值，動(dòng)作時(shí)間。

數(shù)據(jù)表明，改變速斷值，實(shí)現(xiàn)加倍功能，二次側(cè)電流值不能小于1.45In，否則起動(dòng)加倍功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，改變其它相關(guān)定值該起動(dòng)加倍電流仍為1.45In。

由錄波圖可得到電機(jī)起動(dòng)最初電流達(dá)到1.46In～1.60In，起動(dòng)加倍功能投入，速斷保護(hù)在525ms起動(dòng)（起動(dòng)加倍功能返回），經(jīng)過(guò)60ms即在585ms出口，此時(shí)電流是1.14In。重復(fù)試驗(yàn)后確定REX521的起動(dòng)加倍功能固定為電流大于1.5In時(shí)投入，1.3In返回。

電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)初始階段電流超出1.5In，起動(dòng)加倍功能動(dòng)作使速斷定值加倍，速斷保護(hù)不動(dòng)作；當(dāng)電機(jī)電流降至1.3In以下時(shí)，起動(dòng)加倍功能返回速斷定值變?yōu)?.93In所以速斷保護(hù)動(dòng)作。

圖3 臨時(shí)電源起動(dòng)送風(fēng)機(jī)示意圖

關(guān)于臨時(shí)電源時(shí)如何能成功起動(dòng)送風(fēng)機(jī)問(wèn)題進(jìn)行如下分析：臨時(shí)電源由35kv經(jīng)8000kvA變壓器變?yōu)?0kv，再由10kv經(jīng)3000kv變壓器變?yōu)?.3kv。起動(dòng)過(guò)程如圖3，波形分析，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程為2s。起電機(jī)前電壓為6440V，由于電源阻抗較大，起動(dòng)過(guò)程中電壓下降為4550V。

電壓的下降，導(dǎo)致起動(dòng)電流為710A，折算到二次側(cè)為0.89In，小于速斷值，速斷不動(dòng)作，同時(shí)過(guò)流高定值可以按時(shí)間躲過(guò)，因而起動(dòng)成功。

3 解決方案

針對(duì)以上問(wèn)題，解決方法如下：

3.1 更換CT，使變比變?。ㄈ纾?00/1），從而使速斷定值高于1.5In。

3.2 更換保護(hù)裝置，滿足在小電流時(shí)能判斷起動(dòng)。

3.3 將速斷調(diào)整為1.5In以上。

3.4 將速斷定值調(diào)整為躲電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，退出起動(dòng)加倍功能。

上述方案中第1、2種方法處理周期較長(zhǎng)且成本較高；第3種方法起動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)的速斷定值大大提高，降低了保護(hù)的靈敏度；第4種方案電機(jī)起動(dòng)時(shí)保護(hù)靈敏度無(wú)變化，在正常運(yùn)行時(shí)速斷靈敏度較低，但短路時(shí)電流會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超起動(dòng)值，對(duì)保護(hù)動(dòng)作沒(méi)有影響。

從可行性上分析選取第4種方案，調(diào)整保護(hù)定值后問(wèn)題解決，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。

實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，配合保護(hù)裝置選用CT變比不能過(guò)大，要保證速斷定值在1.5In以上。按照電機(jī)起動(dòng)電流為6倍，可靠系數(shù)1.5計(jì)算，就要求CT一次側(cè)額定值不能大于電動(dòng)機(jī)額定值的3倍。如送風(fēng)機(jī)要能實(shí)現(xiàn)起動(dòng)加倍功能就要求CT的一次側(cè)額定值不能大于3倍In（In為166.5A），既為500A，選用400/1的CT更匹配。

4 結(jié)束語(yǔ)

廠內(nèi)應(yīng)用的保護(hù)裝置，特別是國(guó)外品牌，功能繁多，設(shè)置復(fù)雜，中文說(shuō)明書翻譯粗糙，錯(cuò)誤漏洞很多，英文版說(shuō)明不明析，給國(guó)內(nèi)用戶帶來(lái)較多的使用不便，如對(duì)裝置性能不能深入了解，在使用過(guò)程中埋下安全隱患，因而選擇保護(hù)裝置時(shí)一定要慎重。

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作者簡(jiǎn)介：張勝（1975-），男，河北肅寧人，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。