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1、第十届全国石油和化学工业电气技术年会论文集 浅谈3 一- , l O k V 电动机的保护及整定计算 姬秋红 中国天辰工程有限公司黑龙江省哈尔滨市 1 5 0 0 7 6 摘要：当今工厂中，高压电动机( 3 k v 1 0 k v ) 总容量可占厂内用电设备总装容量一半以上( 约5 5 7 0 ) ，可见电动机保护 及整定计算是设计工作中必须而重要的环节。随着电动机微机保护装置的广泛应用，如何正确整定是个大问题。本文结合电 动机运行的特点和保护装置原理，对微机电动机的电流速断保护、低电压保护、过负荷保护、差动保护的整定原则逐一进行 了分析与介绍。 关键词：保护；整定计算：电流速断保护；差动保护
2、；过负荷保护；低电压保护； l 概述 当今工厂中，高压电动机( 3 k V 或l O k V ) 总容量可占厂内用电设备总装容量一半以上( 约5 5 7 0 ) ， 可见电动机保护配置及整定计算是设计工作中必须而重要的环节。随着微机保护装置的广泛应用，硬件高 度集成化，软件更加灵活，微机保护功能越来越多，且日趋完善。如何更好的对这些保护进行整定，使其 更好地保护电动机，显得越来越重要。 2 电动机的保护 2 1 对电压为3 K V 及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装 置： ( 1 ) 定子绕组相间短路； ( 2 ) 定子绕组单相接地； ( 3 ) 定子绕
3、组过负荷； ( 4 ) 定子绕组低电压： ( 5 ) 同步电动机失步； ( 6 ) 同步电动机失磁； ( 7 ) 同步电动机出现非同步冲击电流。 2 2 对电动机绕组及引出线的相间短路，装设相应的保护装置，应符合下列规定： ( 1 ) 2 M W 以下的电动机，宜采用电流速断保护，保护装置宜采用两相式。 ( 2 ) 2 M W 及以上的电动机，或电流速断保护灵敏系数不符合要求的2 M W 以下电动机，应装设纵联差 动保护。 ( 3 ) 保护装置应动作于跳闸。对于具有自动灭磁装置的同步电动机，保护装置尚应动作于灭磁。 2 3 对单相接地故障，当接地电流大于5 A 时，应装设有选择性的单相接地保护
4、；当接地电流小于5 A 时， 可装设接地检测装置。单相接地电流为I O A 及以上时，保护装置动作于跳闸；单相接地电流为I O A 以下时， 保护装置可动作于跳闸或信号。 2 4 对电动机的过负荷应装设过负荷保护，并应符合下列规定： ( 1 ) 生产过程中易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护。保护装置应根据负荷特性，带时限作用 于信号或跳闸。 ( 2 ) 起动或自起动困难、需要防止起动或自起动时间过长的电动机，应装设过负荷保护，保护装置 应动作于跳闸。 2 5 对母线电压短时降低或中断，应装设电动机低电压保护，并应符合下列规定： 1 1 5 安全与保护 ( 1 ) 当电源电压短时降低或短时中断
5、后又恢复时，需要断开的次要电动机和有备用自动投入机械的 电动机，应装设低电压保护。 ( 2 ) 根据生产过程不允许或不需要自起动的电动机，应装设低电压保护。 ( 3 ) 在电源电压长时间消失后须从电力网中自动断开的电动机，应装设低电压保护。 ( 4 ) 保护装置应动作于跳闸。 2 6 对同步电动机失步，应装设失步保护。失步保护带时限动作，对于重要电动机，动作于再同步控制回 路：不能再同步或根据生产过程不需要再同步的电动机，应动作于跳闸。 2 7 对同步电动机失磁可引起母线电压严重降低，宜装设专用失磁保护。失磁保护应带时限动作于跳闸。 2 82 M W 及以上以及不允许非同步冲击的同步电动机，应
6、装设防止电源短时中断再恢复时造成非同步冲击 的保护。保护装置应确保在电源恢复前动作。重要电动机的保护装置，应作用于再同步控制回路；不能再 同步或根据生产过程不需要再同步的电动机，保护装置应动作于跳闸。 3 电动机的整定计算 3 1 电流速断保护 ( 1 ) 速断动作电流高值I 。d g L 船= K k I 。 式中：戤：可靠系数，可取K k = 1 3 Is t 电动机启动电流( A ) ( 2 ) 速断电流低值I 。叫 I s d d 可取0 7 O 8 I 。d g ，一般取O 7 I 。d g ( 3 ) 速断动作时间t 。a 当电动机同路用真空开关或少油开关做出口时，取t 。= O
7、0 6 s ，当电动机回路用F C 做出口时，应适当延 时以保证熔丝熔断早于速断保护。 3 2 正序过电流 正序过电流保护涉及正序过流动作电流I 。，正序过流动作时间t 。，两个定值。 ( 1 ) 正序过流动作电流I 。- 一般可取1 1 。1 = ( 1 5 2 0 ) I 。 ( 2 ) 正序过流动作时间t ，。， 一般可取t l z j = ( 1 5 2 0 ) t y d 3 3 负序过电流 ( 1 ) 负序动作电流I ：如 I z a z 按躲过正常运行时允许的负序电流整定，一般保护断相和反相等严重不平衡时，可取I ：出= ( O 6 O 8 ) I 。，作为灵敏的不平衡保护时，可
8、取I 。a 。= ( O 2 0 4 ) I 。 ( 2 ) 负序动作时间常数T z 在母线二相短路时，电动机回路有很大的负序电流存在，因此，应整定为大于外部两相短路的最长 切除时间。在F C 回路中，应躲过不对称短路时熔丝熔断，即负序保护不能抢在熔丝熔断前动作。 3 4 纵联差动保护 ( 1 ) 纵差保护最小动作电流的整定 最小动作电流应大于电动机启动过程中时的不平衡电流I a z - t n - K k m I 。n 式中：I 。：电动机的额定电流 n ：电流互感器的变比 K k ：可靠系数，取3 - - - 4 A m ：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，一般取0 1 1 1 6
9、第十届全国石油和化学工业电气技术年会论文集 在工程实用整定计算中可选取I h 。n ：( O 3 0 6 ) I 。n o ( 2 ) 比率制动系数K 按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，计算最大制动系数 K = l ( kK 伽K “l ( c 式中：K 。，：电流互感器的同型系数，K 。= 0 5 l ( k ：可靠系数，取2 3 l 【c ：电流互感器的比误差，取0 1 K f z q ：非周期分量系数，取1 5 2 0 计算值K 。= O 3 ，但考虑电流互感器的饱和和暂态特性畸变的影响，在工程实用整定计算中可选取 K = O 5 1 0 。 3 5 过负荷保护 ( 1 ) 动作
10、电流( 应躲过电动机的额定电流) I 础 I 。k = K kK j II 。( K rn ) 式中：I o ：电动机的额定电流 n ：电流互感器的变比 K k - 可靠系数，用于发信时取1 0 5 ，用于跳闸时取1 2 K j x ：接线系数，接于相电流时取1 0 ，接于相电流差时取1 7 3 2 K r ：返回系数，取0 8 5 ( 2 ) 动作时间( 躲过电动机起动机自起动时间) t 。 对于一般电动机为t 。= ( 1 1 1 2 ) t 。S ； 对于传动风机负荷的电动机为t 。= ( 1 2 1 4 ) t 。S 。 3 6 接地保护 保护装置的一次动作电流，按躲过被保护分支外部单
11、相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流及 按最小灵敏系数1 2 5 整定。 I 出K kI 。 I d ：( I 。一I 。) 1 2 5 式中：I 。：被保护线路外部发生单相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流 I 。：电网的总单相接地电容电流 K k ：可靠系数，可取K k - 4 5 3 7 低电压保护 ( 1 ) 当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，为保证重要电动机自起动而需要断开的次要电动 机。保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的6 0 一- 7 0 ，时限一般约为0 5 s 。 ( 2 ) 当电源电压短时降低或短时中断后，根据生产过程不允许或不需要白起动的电动机。保护
12、装置 的电压整定值一般为电动机额定电压的4 0 5 0 或略高；时限一般较上一级主保护大一时限阶段，取0 5 1 5 s ，必要时保护可无选择的动作。 ( 3 ) 需要自起动，但为保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后需从配电网中自动断开的电 动机。保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的4 0 5 0 ，时限一般约为5 l O s 。 3 8 失步保护 同步发电机在运行过程中遇到的失步事故分为：断电失步，带励失步和失励失步。 ( 1 ) 如果采用过负荷保护兼作失步保护，保护装置的动作电流和动作时限与过负荷保护相同。 ( 2 ) 如果采用同步发电机专用的失步保护，则分为断电失步保护装置和
13、同步电动机失步控制装置( 带 励、失励失步保护装置) 。断电失步保护装置可以防止电源短时中断再恢复时造成的非同期冲击；同步 1 1 7 安全与保护 电动机失步控制装置口丁以正确检测和区分带励、失励失步和系统干扰引起的同步振荡( 未失步) 的分量 波形的特征，并作出准确判断。 综上所述，电动机在工厂运行中处于一个十分重要的位置，其定值整定是否合理，直接影响到电动机 的安全运行，需要用户在使用时认真仔细考虑，若能如文中所述，合理整定保护动值，电动机的安全运行 是能够保证的。 参考文献： 1 任元会丰编工业与民用配电设计手册中国电力出版社2 0 0 5 年 2 电力装置的继电保护和自动装置设计规范G B 5 0 0 6 2 - 9 2 2 0 0 8 年 3 龚永春电动机综合保护整定原则江西化工2 0 0 7 年第2 期 1 1 8