高压异步电动机微机保护的整定

李志军

神华准格尔能源有限责任公司选煤厂 内蒙古鄂尔多斯 010300

性能稳定、结构简单以及维护方便等是高压异步电动机的优点，正是因为这些优点，高压异步电动机在工业和农业中得到了较为广泛的应用。但是在应用高压异步电动机的时候，如果使用不当，会产生一系列的问题，比如接地问题，过电压以及过负荷等问题，因此在电动机启动和运行的过程中都需要对其进行全过程的监测与保护，另外，为了保证电动机能够可靠的运行，还需采取相应的保护措施，一旦出现异常，相关的工作人员能够及时予以解决。在工矿企业设备的电气设计中，高压电动机采用的继电保护装置一般都是微机型的，这种保护装置能够对电气设备起到相应的保护作用，并且较为充分的考虑电气设备运行的不同情况。另外，微机型继电保护装置运行的关键在于被保护对象的各项参数的整定和及计算，因此电气设计人员必须要掌握保护装置参数计算的方法和定值的设定。本文主要探究了高压异步电动机综合保护装置参数的整定、计算以及定值设定等问题，同时，对微机综合保护装置的使用问题也做出了相应的分析，对于企业或者工厂高压电动机的保护整定都具有很大的参考意义。

1 高压电动机继电保护配置

对于电压等级在3千伏以及3千伏以上的异步电动机的故障以及运行异常等情况，我国的有关规范和规程中做出了较为详细的规定，定子绕组单相接地以及定子绕组低电压、定子绕组相间短路是保护装置的主要保护内容，微机综合保护类型有如下几种：

1.1 相电流不平衡和断相

负序电流保护主要实现电动机相电流不平衡以及定值绕组断相的保护。

1.2 定子绕组过负荷

过负荷保护主要实现对定子绕组过负荷的保护。

1.3 定子绕组的相间短路保护

大于等于2000KW的异步电动机的相间短路保护是由磁平衡差动保护来实现的，小于2000KW的异步电动机的相间短路保护是由电流速断保护来实现的。

1.4 堵转保护

自动判断电动机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电机短路状态。

1.5 过热保护

电动机过热保护主要是为了防有过负荷、不对称过负荷、定子断线等引起的电动机过热，也作为电动机短路、启动时间过长、堵转等故障的后备保护。

1.6 定子绕组低电压

低电压保护来实现定子绕组的低电压，当供电电压降低或供电短时中断后，为防止电动机自启动时，低电压保护动作跳闸，将电动机从电网上断开。

2 不同类别保护的整定方法

2.1 纵差保护

纵差保护包括最小动作电流Iop.O、差动速断和比率制动系统S等。最小动作电流的整定原则是充分考虑电动机在额定的工况之下所产生的最大的差流，纵差保护最小动作电流我们设定为Iop.O，Iop.O等于nTA分之 Krel（Ker+K2）lN。在这个计算式当中，Krel是可靠系数，可靠系数的取值范围是1.5到2，nTA是电动机电流互感器的变比，Ker是比误差，也就是两侧电流互感器的比误差。差动速断主要是为了防止在输入回路上产生因电流互感器的饱和而导致的差动保护拒动的现象[1]；比率制动系统我们设定为S，本文中S取为0.5，比率制动系统的整定原则是差动元件应当尽可能的避免电动机启动的时候差动元件所产生的最大电流。

2.2 磁平衡的差动保护

磁平衡差动保护的原则是尽可能避免外部单相接地的时候所产生的不平衡电流，磁平衡的差动保护我们设定为lop。

2.3 负序电流的保护

在负序电流保护中，相关的工作人员需要设定两段负序电流保护，即I段和II段，I段负责的是电动机相间短路故障的后备保护。II段负责的则是保护电动机的缺相运行。T2op.I=0.05秒，t2op.II=0.4s，这一设定是当电动机的负序保护有着两相短路负序电流闭锁并且是真空断路器的时候的时间设定。I段的动作电流值是I2op.I=In，II段的动作电流是I2op.II=0.4In。

2.4 过热保护

高压电动机在运行的过程中，如果出现负序电流或者电动机电流过大的情况，都会发生电动机过热的情况，当电动机温度过高，就可能会烧坏电动机，在这种情况下，就需要在电动机的保护中设置过热保护装置，当下，微机保护装置中，主要采用的是等效过热模型所形成的过热保护[2]。

2.5 低电压保护

当供电短时间的中断或者供电电压过低，工作人员需要避免电动机自身启动使供电电压进一步降低，如果供电电压进一步降低，电动机的启动就会非常困难，因此工作人员需要切除一些次重要的电动机，其目的是为了保证一些重要的电动机能够迅速的恢复正常运行的状态。一般来说，厂用电动机的低电压保护整定值有两轮动作时间和两轮动作电压。

2.6 过负荷保护

过负荷保护一般是动作于信号的，动作电流Iop应当按照躲过电动机额定电流之下返回条件整定。一般电动机top=（1.2-1.4）tgt，电动机启动和启动时间要根据当时的实际情况进行确定，避免出现过负荷保护失效的现象。

2.7 单相接地保护

单相接地保护的原则是当被保护的电动机和配电线路上的单相接地发生故障的时候，被保护的部分应当是可靠动作，当在其它的线路上发生接地故障的时候，被保护则不需要动作。动作电流的定值3loop=krel根号3UnC2。在该式当中，可靠性系数是krel，top为两到三秒。

2.8 电流的速断保护

电流速断保护的整定原则是躲开电动机正常启动的最大启动电流整定，在启动电动机时，电流的速断保护需要投入的定值是比较高的，躲过电动机的启动完毕或者启动时间滞后，则需要切换回回路低定值运行。低定值我们设定为Iopl，低定值的整定原则是避免外部的三相短路的时候电动机所产生的功能反送电流，躲过电动机的自启动电流。通过定制计算我们可以发现，一旦熔断器接触接触器（FC回路），供电电动机Iop.L等于4IN，动作时间设定为t1，t1一般是在0.3秒到0.4秒之间，一些应用真空断路器控制的电动机一般选择的是瞬时性动作，t=Os，一些由F-C控制的电动机并非是接触器切除，而是通过熔断器切除。

3 微机型电动机保护装置在使用过程中需要注意的问题

3.1 对于电流速断保护的灵敏度的检验

由于系统短路的容量较小，当电动机的容量较大的时候，电流速断保护装置并不能满足系统或者装置对于灵敏度的要求，因此相关的工作人员需要采取有效措施来改善差动保护装置。

3.2 保护电流互感器的选择和应用分析

（1）确定电流互感器二次负载。电流互感器的二次绕组所接入的负荷应当保证实际的二次负荷在百分之二十五到百分之百的额定二次负荷的范围之内。

（2）选择准确限制系数Kay。互感器准确限值电流大于保护最大整定电流的时候，能够保证保护动作的正确性。短路电流增大，互感器就会出现饱和的现象，因此，按照保护最大定值确定互感器的准确限值系数的时候，为了满足要求，电流互感器的准确限值系数在15-20之间。互感器准确限值电流我们设定为（Kalr×In），当限值电流大于电流速断的整定值，能够保证保护发生正确动作。互感器一旦出现饱和，二次电流就会呈现不断增加的趋势。

（3）微机保护装置内部的隔离用电流互感器。微机内部保护装置的隔离用电流互感器一侧电流应当和应用在电动机主回路的保护电流互感器的二次测电流相同。

4 结语

通过上述的介绍和阐释我们可以发现，尽管我国的高压异步电动机微机保护已经取得了一定的发展，但是就我国现阶段的发展情况而言，仍旧存在一些技术上的问题。微机保护定值的整定直接关系到电力系统的正常运行，微机型综合电动机保护装置已经得到了较为广泛的应用，对于继电保护装置而言，微机保护定值的整定具有非常重要的意义，能够在很大程度上满足装置的灵敏性、速动性以及可靠性、选择性，电动机能否安全运行以及整个电力系统的运行也与继电保护装置息息相关。因此在今后的发展过程中，相关的工作人员还需加强探索和探究，继续深入研究电动机保护的整定计算方法以及在应用过程中的注意事项，在电机整定计算的过程中克服困难，解决电机整定计算和定值的设定等问题，促进我国相关产业的发展和进步。