電動機(jī)對電機(jī)二次保護(hù)一次動作的分析

虎森

（寧夏固海揚(yáng)水管理處，寧夏 固原 756000）

電動機(jī)作為傳動及控制系統(tǒng)的重要組成部分，得到了廣泛的應(yīng)用。因電動機(jī)起動電流大，如何使保護(hù)定值既能躲過起動大電流，又能在發(fā)生故障時準(zhǔn)確停機(jī)，是保護(hù)工作者必須解決的問題。

一、電動機(jī)概述

電動機(jī)(Motor)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備，它是利用通電線圈(即定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子，形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，從而使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。

二、速斷保護(hù)類型

速斷保護(hù)是為了克服過電流保護(hù)在靠近電源端的保護(hù)裝置。

（一）電壓速斷保護(hù)。線路發(fā)生短路故障時，母線電壓急劇下降，在電壓下降到電壓保護(hù)整定值時，低電壓繼電器動作，跳開斷路器，瞬時切除故障，這即是電壓速斷保護(hù)。

（二）電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)分為無時限電流速斷和帶時限電流速斷，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，無時限速斷保護(hù)能瞬時動作，但它只能保護(hù)線路的一部分，帶時限電流速斷保護(hù)能保護(hù)全線路，另外帶時限速斷保護(hù)比下一級線路無時限保護(hù)大了一個時限差，因此下一段線路首端發(fā)生短路時，保護(hù)不會誤動。

（三）異步電動機(jī)的斷相保護(hù)。關(guān)于異步電動機(jī)的斷相保護(hù)電動機(jī)的斷相分為兩類,一是電動機(jī)外部的電源線斷線;二是電動機(jī)內(nèi)部定子繞組的斷線,而電動機(jī)內(nèi)部接線又分為星形聯(lián)結(jié)和三角形連接兩種。因此提到斷相必須分清是那一種性質(zhì),另外,所謂斷相保護(hù),是指正在運行中的電動機(jī)。(1)被保護(hù)的電動機(jī)的定子繞組是星形聯(lián)結(jié),斷相運行時,一般說未斷的兩相電流會增大。由于電壓的不平衡,至少有一相電流增大。因是星形聯(lián)結(jié),線電流等于相電流,所以對于星形聯(lián)結(jié)的電動機(jī),選用一般的三極熱繼電器或三極保護(hù)電動機(jī)型的斷路器,是能夠起到有效保護(hù)的。(2)被保護(hù)的電動機(jī)的定子繞組是三角聯(lián)結(jié),當(dāng)電機(jī)發(fā)生斷相時會有兩種情況產(chǎn)生:①電動機(jī)外部的電源線斷線(如熔斷器—相熔斷),此時線電流與相電流之間已不是的關(guān)系,線電流已經(jīng)不能正確反映相電流的大小,即不能有效地反映電動機(jī)繞組是否已處于過載狀態(tài).當(dāng)電動機(jī)在額定負(fù)載下斷相運行時,如果選用一般的三極熱繼電器(或斷路器),勉強(qiáng)可以起保護(hù)作用但是當(dāng)負(fù)載在額定負(fù)載的65%下斷線運行時會動作,時間長了可能燒毀電動機(jī)。為解決保護(hù)問題,應(yīng)采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器,如JR 20、T系列、3UA系列等.②電動機(jī)的定子繞組為三角形聯(lián)結(jié),繞組斷了一項,此時就出現(xiàn):12=13～I(xiàn)phn一1ph可以看到,有一相線電流與未斷線前是一樣的,因此,可以選用一般的三極熱繼電器來保護(hù)

三、動作情況

某一座10kV燃?xì)獍l(fā)電站，當(dāng)日試送2#高壓機(jī)時，2#高壓機(jī)速斷動作跳閘，同一段母線上的l#高壓機(jī)同時出現(xiàn)過流二段動作跳閘。事后對2#高壓機(jī)二次接線進(jìn)行排查(時值電站二次保護(hù)改造)，未發(fā)現(xiàn)異常。在檢查中發(fā)現(xiàn)用于測試的測試壓板處于投入狀態(tài)，這就是2#產(chǎn)生高壓作用的原因。然而，1#高壓的動作由站內(nèi)2#高電壓機(jī)動作跳閘引起的，屬首次，并且這種動作對供電質(zhì)量的可靠性會產(chǎn)生不可低估的影響，所以。有必要對這次動作進(jìn)行分析探討，避免以后出現(xiàn)類似的情況。

四、動作原因查找

為什么2#高壓機(jī)的動作會影響1#高壓機(jī)，是2#高壓機(jī)的二次接線有問題還是微機(jī)綜合保護(hù)器硬件故障，二次調(diào)試人員立即對保護(hù)接線進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)接線有問題。同時，對微機(jī)綜合保護(hù)進(jìn)行了校驗，經(jīng)多次測試，也未發(fā)現(xiàn)問題。

在l#高壓機(jī)動作跳閘的分析中，發(fā)現(xiàn)在2#高壓機(jī)動作的同時，系統(tǒng)的母線電壓瞬時大大降低。為維持其額定功率，1#高壓機(jī)電流將升高，直接導(dǎo)致二次電流超過流二段的整定值，從而引起動作。電流速斷保護(hù)可避免空載電機(jī)的最大暫態(tài)電流引起的不平衡電流，最大外部及短路時的不平衡電流整定。

綜合保護(hù)裝置按以下步驟判斷電動機(jī)是否處于啟動過程階段：啟動前的電流為零。合上斷路器后，電流瞬間增大。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，電機(jī)的電流逐漸減小。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速時，電機(jī)的電流也穩(wěn)定在額定電流附近(一般低于額定電流)。綜合保護(hù)裝置根據(jù)電機(jī)的電流特性判斷其狀態(tài)，當(dāng)電動機(jī)的電流小于額定電流的0.1倍時，認(rèn)為電動機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)從t1時刻(斷路器合上時刻)開始，電機(jī)電流從無到有，裝置即認(rèn)為電機(jī)已進(jìn)入起動狀態(tài)；當(dāng)電流從大到小，并穩(wěn)定于t2時刻(接近額定電流)，則認(rèn)為電機(jī)已進(jìn)入穩(wěn)定運行狀態(tài)。為了提高電機(jī)正常運行時保護(hù)動作的靈敏度，許多綜保廠家推出的電機(jī)微機(jī)綜合保護(hù)中，其速斷整定值都有2個，一個高值，一個低值。高值在啟動中投入，低值在啟動后正常運行中自動投入。高值即電機(jī)啟動保護(hù)定值，其值一般為額定電流的6～12倍。對運行中投入的低值，因無明確的規(guī)定，其值一般設(shè)置為速斷高值的0.7倍。通過檢查可知，l#高壓的高、低速斷值與整定一致。在2#高壓啟動期間，因?qū)嶒瀴喊宓耐度朐斐?#高壓速顫動作跳閘，同時，由于2#高壓機(jī)的啟動，會降低母線電壓，但其時間很短，短到不影響啟動電機(jī)的啟動時間和啟動力矩，但它會影響已運行電機(jī)的電壓、電流、力矩。由于電動機(jī)啟動時，所建立的磁場能量必須從電網(wǎng)(即母線)瞬間吸收更多的無功功率，而母線是一個有限容量的無功源，母線電壓瞬時降低。電機(jī)作為電力轉(zhuǎn)動設(shè)備，無論是電機(jī)轉(zhuǎn)子還是被拖動的負(fù)載，都有一定的轉(zhuǎn)動慣量，擾動下電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化需一定的時間累積，也即是說，轉(zhuǎn)速不會突變。在負(fù)荷不變的工況下，因電機(jī)拖動能力降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速會降低，轉(zhuǎn)差率及定子電流增大，直至達(dá)到新的平衡。整個過程中，電機(jī)還是在電動運行。

經(jīng)以上分析可知，由于2#高壓電機(jī)啟動，導(dǎo)致系統(tǒng)母線電壓順降，致使l#高壓機(jī)電流上升，從而實現(xiàn)了過流二段的保護(hù)定值，引起l#高壓電機(jī)地過流二段保護(hù)。

對此次二次保護(hù)動作的分析認(rèn)為，1#高壓機(jī)的動作是由于在系統(tǒng)暫態(tài)變化過程中出現(xiàn)速斷電流低值的整定值，因此，有必要調(diào)整速斷電流低值的整定值或整定時間，其整改措施是調(diào)整低值的整定時間，整定時間從0.5s到0.6s，以使速斷電流低值整定時間可躲過系統(tǒng)的暫態(tài)變化過程。