高压三相异步电动机断相保护

张伟平

高压三相异步电动机采用断相保护目前还不多见，从安全运行角度看，高压电动机虽然常装有差动保护、过负荷速断保护、低电压保护及单相接地保护、漏电保护等装置，但这些保护装置往往保护不了电动机断相远行。例如各矿目前主排水泵的高压电动机，假如对真空开关(真空断路器或真空接触器)的真空灭弧室调整不当，或者由于真空开关的合、分闸振动引起真空灭弧室动静触点松动，就很容易造成电动机缺相运行。如不及时发现，就可能导致电动机烧毁。因此装设高压电动机断相保护是很必要的。

一、保护原理

图中：TA₁、TA₂为电流互感器；KA₁、KA₂、KA₃为电流继电器。

1、高压电动机M正常运行时(图1)，三相电流基本平衡且相位互差120°，电流继电器KA₁、KA₂中流过正常运行电流，KA₃中则流过A+C电流(即í_a+í_c)，三只电流继电器均吸合，其常开触点闭合，常闭触点断开(图2)，时间继电器KT无电源，断相保护不会动作。图中：KA₁、KA₂、KA₃为电流继电器；KA₄为中间继电器；KT为时间继电器；DL为信号铃；SB为试验按钮。

2、当电动机发生两相或三相短路事故时，故障电流流过互感器TA₁、TA₂的二次线圈，此时由过流速断保护动作切除电路。电流继电器KA₁～KA₃的常开触点依旧处于闭合状态，其常闭触点仍不能复位闭合，所以断相保护也不会动作。

3、当电动机发生单相接地故障时，故障点有零序电流流过，接地保护动作，或发出信号或跳闸切断电路。此时电动机三相电流的平衡并未被破坏，因此断相保护仍不会动作。

4、当电动机发生断相故障时，三相电流平衡遭到严重破坏，并引起电流相位的改变，此时断相保护可靠动作，发出信号或使开关跳闸。现分两种情况该种故障进行分析和探讨。

(1)A相或C相(装有电流互感器的相)断相运行。此时电流互感器TA₁或TA₂中无电流流过，电流继电器KA₁或KA₂复位，其常闭触点闭合，常开触点断开。此时其余两个电流继电器线圈中均有电流流过，其常开触点都在闭合状态，因此断相保护中间继电器KA₄通过时间继电器KT的延时后动作。

(2)B相(未装有电流互感器的相)断相运行。此时B相中无电流流过，而A相和C相中流过大小相等、方向相反的电流。在电流继电器KA₁与KA₂中均流过大小相等且其相位差180°的电流，而电流继电器KA3线圈中无电流流过而复位，其常闭触点闭合、常开触点断开。这样，电源通过KA₁、KA₂的常开触点(已闭合)和KA3的常闭触点送至KT线圈，使断相保护得以动作。该保护适用于高压笼型或绕线型电动机。

二、断相保护的整定

由于各种型号的高压电动机空载电流互有差别，拖动负载也不同，因此断相保护整定值亦不相同。根据有关资料介绍，电动机的空载电流为额定电流的30～50％。所以，断相保护用的电流继电器KA₁、KA₂、KA₃的动作电流I_d应按其不大于30～50％额定电流IE整定为宜，即

式中：K_f一电流继电器返回系数，取0．8～0．9；

K_i一保护用电流互感器变比。

考虑到高压电动机一般和工作机械连成一体，故应以电动机带机械空转的实测电流作为空载电流来整定。断相保护的时间整定以0．5～1．5s为宜。