凌艷，劉杰

(咸寧供電公司，湖北 咸寧 437100)

高壓電動機差動保護誤動原因分析

凌艷，劉杰

(咸寧供電公司，湖北 咸寧 437100)

對高壓電動機差動保護誤動的原因進行分析，并提出解決方法。

電動機;差動保護;誤動;分析

1 引言

WCZ-3型微機電動機差動保護用于大型(2000kV)電動機內(nèi)部短路保護，與WDZ-3型微機電動機綜合保護共同構(gòu)成大型電動機的全套就地保護。某電廠注水泵電動機改采用該保護裝置后，在安裝調(diào)試時發(fā)生差動保護誤動作的故障，下面對此做具體分析。

2 差動保護誤動基本原理

電動機保護由WDZ-3型微機電動機綜合保護和WCZ-3型微機電動機差動保護共同構(gòu)成。裝置的工作原理為:首先通過電流互感器信號調(diào)整電路將電動機端電流I1和中性點電流I2轉(zhuǎn)換為對應的電壓信號并送至A/D轉(zhuǎn)換單元，進行轉(zhuǎn)換主控單元將各通道數(shù)據(jù)讀入，經(jīng)運算得到:I2=(I1+I2)/2和Id=|I1－I2|裝置的動作判據(jù)為:

式中:Iset為差動保護最小動作電流;K為比率制動系數(shù)。當式(3)～(4)同時滿足時，出口繼電器、信號繼電器動作，并留下就地的自保持信號。其動作曲線如圖1所示。在電動機啟動時，為躲開啟動瞬間的暫態(tài)峰值電流，軟件設置了一小段延時。

圖1 電動機比率差動保護特性

3 差動保護誤動原因分析

差動用保護電流互感器均為LZX-10型，0.5級/D級，電流變比為400/5，D級是差動保護專用。差動繼電器動作電流整定值為5A。第一次起動時，為了調(diào)試方便，在確認互感器極性正確，電機沒有異常后，退出差動保護，起動電機，電動機起動成功。但電機起動期間，“CT斷線”信號燈亮，起動完后，信號燈熄滅。CT斷線整定電流為0.625A。說明起動時回路有大于0.625A的差電流流過，而“CT斷線”只發(fā)預告信號，不會使回路跳閘。此次起動是退出差動保護起動的，這樣就不能滿足電動機的保護要求?；芈反嬖诓铍娏魇强隙ǖ?，這個差流從哪里來?停機后經(jīng)過仔細檢查，確認實際接線完全符合設計要求極性也正確，投入差動保護，再次起動，差動瞬間跳閘，這究竟是什么原因呢?從保護原理上保護是完整的，檢查過電動機一次系統(tǒng)無異常，二次接線無異常，校驗過差動繼電器也正常。但在電動機試轉(zhuǎn)時差動保護不能可靠躲過啟動過程，誤動表現(xiàn)在差動保護啟動發(fā)信但未出口及直接誤動跳閘。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)在該發(fā)電廠，電動機的裝設位置距離開關室比較遠，差動保護采用的兩組容量相同電流互感器，一組裝于6kV開關室的開關柜內(nèi)，另一組裝于電動機本體內(nèi)三相繞組中性點處，差動保護裝置安裝在開關柜上。連接開關柜內(nèi)電流互感器二次電纜長度很短只有3m，而連接性點處的電流互感器的二次電纜很長有近200m。電流互感器二次電纜均采用截面積為2.5mm的銅芯電纜，如果中性點處電流互感器二次電纜過長時，線路的電阻就會增大，使電流互感器二次負荷超過其額定負荷，致使電流互感器誤差增大，導致差動保護誤動作。

具體分具體分析如下:分析之前，需要先清楚電流互感器10%誤差曲線的含義。如圖2所示，該曲線為LZX-10、400/5、D級電流互感器10%誤差曲線，該曲線表示的是在比值誤差fi(%)=10%時，一次電流倍數(shù)m與二次負荷Z2en的關系曲線。理論分析證明，按10%選擇電流互感器即能滿足繼電保護的靈敏性和選擇性要求。

圖2 LZX-10型電流互感器10%倍數(shù)曲線(D級)

該曲線的使用方法是:首先計算一次側(cè)電流倍數(shù)m，然后從10%誤差曲線上找出與m對應的二次負荷Z2en，當實際二次負荷阻抗小于Z2en時，即保證所選用的電流互感器誤差小于10%。

電流互感器的二次負荷可用下式計算:

式中:Krc繼電器的接線系數(shù);Zr繼電器線圈阻抗(Ω);Klc連接導線的連線系數(shù);Zl連接導線的阻抗(Ω);Zt接觸電阻，一般約為0.05～0.1Ω。兩相星形接線方式

繼電器繞組的阻抗很小，大約為0.04Ω即Zr=0.04Ω;接觸電阻可按0.1Ω 計算，即Zt=0.1Ω，如果按照電動機的啟動電流為其額定電流的(6～8)取6倍計算，從圖2電流互感器10%倍數(shù)曲線可以看出，6倍電流值的二次負荷不應該大于2.5Ω將上述數(shù)值代人公式(6)，可算出Zl=1.36Ω也就是連接導線電阻Zl≤1.36Ω才能滿足電流互感器二次負荷的要求。按照銅的電阻率為1.75×10－2Ω·m、電纜芯截面積為2.5mm2，通過計算電阻的公式可得到電纜長度:L=RS/2ρ=ZlS/2ρ=1.36×2.5÷2÷0.0175=97m。就是說連接電流互感器的二次電纜的長度超過97m時，電流互感器實際二次負荷就會超過電流互感器10%誤差曲線對應的二次負荷Z2en，導致電流互感器誤差大于10%。實際連接中性點處電流互感器二次電纜長度有近200m遠遠大于97m，說明中性點處電流互感器的二次電流就超差。而連接開關柜內(nèi)的電流互感器的二次電纜很短只有3m，在電流互感器二次負荷允許范圍內(nèi)，該電流互感器的二次電流就不超差。一個誤差大，一個指示正確，導致流過繼電器的電流差值過大，造成差動保護誤動作。正常情況下，二次負荷計算公式為:

4 差動保護誤動解決方法

針對電動機啟動過程中差動保護誤動的原因:由于電流互感器二次負載不均，且中性點側(cè)電流互感器過飽和而開關柜側(cè)電流互感器未飽和而產(chǎn)生不平衡電流引起。可采用提高差動動作電流和差動制動系數(shù)來躲過，但這樣會降低保護在正常工作時的靈敏度，且該方法也不可靠。電動機啟動中的電流暫態(tài)過程復雜，并和啟動時電動機條件有很大關系，兼顧靈敏度的情況下，即使提高差動動作電流和差動制動系數(shù)，也不一定能可靠躲過啟動過程。所以最實際可行的方法是降低電動機中性點側(cè)電流互感器的二次阻抗。從公式(5)中可以看到電流互感器的二次回路阻抗主要由三部分組成，分別是繼電器線圈的阻抗、連接導線的阻抗和接觸電阻，一般可以采用三種方法解決:

(1)加大電流回路電纜截面，減小Z1;

(2)改變電流互感器二次回路接線方式，從而改變接線系數(shù);

(3)選用二次多繞組的電流互感器，將保護繼電器分攤在不同的二次繞組或?qū)蓚€二次繞組串聯(lián)使用。

相比保護裝置的阻抗和二次接觸電阻，電流互感器的二次負載可以認為主要都取決于二次電纜的阻抗，減小二次電纜的阻抗就可以有效減小二次回路總的阻抗。采用上述的第一種方法，增大電流回路的電纜截面積。用一根備用電纜芯分別與原來的中性點電流互感器二次連接線并聯(lián)使用，將原來的連接導線阻抗減小一半，大大減小了二次回路的阻抗。經(jīng)過多次啟動試驗及以后的實際運行，差動保護未再出現(xiàn)誤動情況，問題得以圓滿解決。

［1］ 尹項根，曾克娥．電力系統(tǒng)繼電保護原理與應用［M］．武漢:華中科技大學出版社，2001．

［2］ 毛錦慶，趙自剛，馬杰，等．電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答［M］．中國電力出版社，1997．

Analysis of M alfunction of Differential Protection of the High-voltage M otor

LING Yan，LIU Jie
(Xianning Power Supply Company，Xianning 437100，China)

Analyze the cause ofmalfunction of the differential protection of the high － voltage motor，and put forward solvingmethods．

motor;differential protection;malfunction;analysis

TM32

B

1004－289X(2013)03－0089－03

2012－08－06

凌艷(1983－)，女，湖北武漢，咸寧供電公司電力調(diào)度中心從事保護整定工作;

劉杰(1985－)，男，湖北黃石，咸寧供電公司電力調(diào)度中心從事電網(wǎng)運行工作。。