浅谈火力发电厂高压电动机保护的使用和整定方法

赵艳 张炜玮 姚君

(中机国能电力工程有限公司,上海 200062)

浅谈火力发电厂高压电动机保护的使用和整定方法

赵艳 张炜玮 姚君

(中机国能电力工程有限公司,上海 200062)

随着火力发电厂电动机保护装置保护功能的增多、增强,如何正确使用和整定电动机保护设备就变得非常重要,因此对一些常用的电动机保护的使用和整定方法进行了一些原则性的分析和探讨,一方面可以充分利用保护的功能,另一方面也可以积极有效地防止保护设备拒动和误动。

电动机 保护 整定

1 引言

随着微机保护装置的广泛应用，微机保护硬件高度集成，软件灵活，保护功能越来越多，且日趋完善。如何更好地对这些保护进行使用和整定，使其更好地保护电动机就变得越来越重要。下面就高压电动机保护装置的整定原则进行一些分析。

2 高压电动机保护整定原则

2.1 差动保护

纵联差动保护用于保护电动机绕组内及引出线上的相间短路故障。对于容量2000kW及以上电动机应装设差动保护；容量在2000kW以下中性点具有分相引线的电动机，当电流速断保护灵敏度不够时也应装设差动保护。

国内外的差动保护现在一般采用比率制动原理，比率制动特性如图1所示，其中图1(a)为单斜率比率制动，图1(b)为双斜率比率制动。

制动特性参数的设置应躲过电动机全压下启动时差动回路最大不平衡电流；同时应躲过外部三相短路电动机向外供给短路电流时差动回路的不平衡电流。

制动特性斜率按躲过电动机最大启动电流下差动回路的不平衡电流整定。对于单斜率比率制动，S一般取0.4～0.6。对于双斜率比率制动，斜率S1一般取0.5，S2取0.6～0.7。

差动电流速断定值一般可取4～5倍额定电流，并在机端保护区内三相短路故障时有1.2的灵敏度。

值得强调的是，作为电动机差动保护，应注意两侧电流互感器二次负载阻抗的匹配，否则电动机起动时导致不平衡电流增大，甚至造成误动可能。

2.2 电流速断保护

电流速断保护应用在容量2000kW以下的电动机，作为电动机定子绕组及出线相间短路故障的主保护，保护动作后跳闸。为保证在电动机启动时保护不误动，设有高、低两个定值，高值在启动时投入，低值在启动后投入。

图1比率制动特性

速断动作电流高值应躲过电动机的最大启动电流计算。启动电流应由实测取得，按负荷性质，一般为6～10倍额定电流。可靠系数可取1.5。

速断动作电流低值应按躲过区外三相短路时电动机最大反馈电流计算。根据实测显示，在开始第一周期内可能大于等于电动机最大启动电流，但衰减很快，经0.06s衰减至6倍额定电流以下，为躲过厂用母线三相短路时正常运行电动机的反馈电流，可用保护有固有动作时间0.06s。

速断动作延时分两种情况整定：(1)当采用真空断路器或少油断路器控制时，保护固有动作时间为0.06s，动作延时t=0；保护固有动作时间为0.01～0.02s，动作延时t=0.05～-0.06s。(2)当采用F-C回路控制时，延时与熔断器的熔断时间配合。

2.3 负序电流保护

负序电流保护作为电动机两相运行、电源相序接反、电动机定子绕组两相短路或定子匝间短路的保护，对电动机不对称短路故障也起后备作用。由于电动机负序电流保护整定不合理，当高压厂用系统某一设备故障、高压线路非全相运行、高压线路不对称短路时引起其他非故障电动机群负序过电流保护误动。目前，国内对无负序功率方向闭锁，采用负序动作电流整定值0.3～0.8～1倍额定电流，动作时间1～0.8～0.3～0s值得商榷的。因此，电动机负序电流保护应根据保护不同的判据、不同保护功能进行不同的整定值计算。

2.4 接地保护

电动机接地保护，均采用专用零序电流互感器TA0构成的零序过电流保护(避免采用零序电流滤过器或自产3I0单相接地零序过电流保护)。电动机中性点不接地，而6kV厂用系统供电变压器的中性点一般为不接地或经电阻接地两种情况，以下分别介绍：

2.4.1 中性点不接地系统

接地保护一次动作电流应躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算，即

(1)中性点经小电阻接地系统

(2)按照区外单相接地电流式(1)计算

(3)按躲过电动机启动时零序不平衡电流计算。按照经验公式，为

当电动机容量较大时电动机单相接地保护动作电流可取0.05倍额定电流，当电动机容量较小时电动机单相接地保护动作电流可取0.1倍额定电流，并取式(1)和式(2)计算的较大值。由于中性点经小电阻接地系统单相接地保护灵敏度足够，根据具体情况，有时可适当取大一些。根据经验，电动机单相接地保护一次动作电流整定值一般取10～40A。动作时间整定值一般可取0s。

2.4.2 过热保护

过热是引起电动机损坏的重要原因，尤其是转子因负序电流产生的过热。一般厂家设计的过热保护判据为

其中τ为发热时间常数，应由电动机厂家提供，但由于国内电机厂家研究水平的限制，此参数一般很难提供。

一般我们可以按照电动机连续启动两次来近似整定τ，假设启动电流均为正序电流，负序电流为零为正序发热系数，有的厂家在启动时取0.5，启动后取1。为负序发热系数，一般可取6。

2.4.3 启动时间过长保护

电动机启动时间过长会造成电动机过热，当测量到的实际启动时间超过整定的允许启动时间时，保护动作于跳闸。

按实测的最长启动时间tst.max的1.2倍整定启动时间。当没有实测数据时，tst.max可取如下数值：循环水泵20s，电动给水泵20s，吸风机20s，送风机20s，排粉机15s，磨煤机20s，其他一些启动较快的电动机可取10s。

堵转保护

当电动机在启动过程中或在运行中发生堵转，电流急剧增大，容易造成电动机烧毁事故。堵转保护采用正序电流构成，有的装置还引入转速开关接点。

不引入转速开关接点的堵转保护，与正序电流保护是同一保护，在电动机启动结束后投入，其动作值可取1.3～1.5倍额定电流，动作延时应躲过电动机自启动的最长启动时间。

引入转速开关接点的堵转保护，动作值可取1.5～2倍额定电流，动作延时可取启动时间。

当电动机在启动过程中堵转时，由启动时间过长保护起堵转保护作用。

2.4.4 低电压保护

当供电电压降低或供电短时中断后，为了防止电动机自启动时使供电电压进一步降低，以致造成重要电动机自启动困难，所以在一些次要电动机或不需要自启动的电动机上装设低电压保护。

在厂用电动机中，对于次要电动机及不需要自启动的电动机，低电压保护的动作电压在60%～70%额定电压之间，动作延时取0.5s。对于重要电动机，低压动作值在40%～50%额定电压之间，动作延时取9S。

此外，磨煤机低电压保护分为两种情况：对于直吹炉制粉系统的磨煤机，动作电压取40%～50%额定电压，动作延时取9S；而对于中间煤仓制粉系统的磨煤机，动作电压取60%～70%额定电压，动作延时取0.5s。

2.4.5 过负荷保护

过负荷保护在电动机启动结束后投入。过负荷动作电流应躲过电动机正常运行的最大负荷电流，一般取1.1～1.2倍额定电流，动作延时取1.3～1.5倍电动机最长启动时间。

3 结语

本文探讨了微机型电动机保护的整定原则。通过多年的运行实践证明，按照以上方法进行整定后，电动机保护动作率得到很大提高，不正确动作的现象很少发生，确保了电动机的安全稳定运行。

[1]许正亚.发电厂继电保护整定计算及其运行技术.北京:中国水利水电出版社,2009.

[2]高春如.继电保护整定计算.北京:中国电力出版社,2012.