电动机差动保护的原理及应用

电动机差动保护的原理及应用

摘要：本文阐述了大型电动机差动保护原理。分析了差动保护的分类及对灵敏度的影响并介绍了差动原理逻辑图。

关键词：差动保护、比率差动、二次谐波闭锁比率差动

引言

大型高压电动机作为昂贵的电气主设备在发电厂，化工厂等大企业得到广泛的应用。如果发生严重故障导致电机烧毁，将严重影响生产的正常进行，造成巨大的经济损失，因此必须对其提供完善的保护。现有电动机综合保护装置主要针对中小型电动机，为其提供电流速断，热过载反时限过流，两段式定时限负序，零序电流，转子停滞，启动时间过长，频繁启动等保护功能。而对于2000KW以上特大容量电动机，则无法满足其内部故障时对保护灵敏度与速动性的要求，因而研制此装置并配合综合保护装置，为高压电动机提供更可靠更灵敏的保护措施。按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062的要求：2MW 及以上的电机应装设纵差保护。

一概述

为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。

在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s 的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为Ia1、Ia1*、Ic1、Ic1*（电机的端电流），Ia2、Ia2*、Ic2、Ic2*（电机的中性线电流），带*的为极性端。

保护装置的原理接线图如图2所示。电流互感器应具有相同的特性，并能满足10%误差要求。

微机保护原理框图见图如下：

BTJ：保护跳闸继电器；ACT：保护动作信号继电器；I∑=（I1+I2）/2为电动机的和电流幅值；Id=I1-I2电动机的差电流幅值；Ida ：A相差动电流；Idc ：C相差动电流；Isd差动速断电流整定值；Iset 整定的差动保护最小动作电流值；IN 电动机额定电流值；K 整定的比率制动系数；tdz：整定的差动保护动作时间；t：差动保护实际动作时间。

电动机差动保护的灵敏度可按下式

式中Ik（2）.min--电动机端子处最小两相短路电流值。

二差动保护分类

1、差动速断保护。反映变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程为：Id>I1。

式中，Id为短路电流，I1差动保护定值。Ih为高压侧电流，Il为低压侧电流。TAP=（VWDG2×CT2×C）/（VWDG1×CT1）。式中：VWDG1为高压侧线电压；VWDG2为低压侧线电压；CT1为高压侧CT变比；CT2为低压侧CT变比。差动速断保护原理逻辑图如右。

2、比率差动保护。变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。

其动作方程如下：Id>I2 ；Id>K*Ir ；式中：Id为差动电流，Ir为制动电流，K为比率制动系数。I2为启动电流。

比率差动保护原理逻辑图如下：

3、二次谐波闭锁比率差动。为了躲过变压器合闸瞬间的励磁涌流，本装置利用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据，动作方程如下：Id2ψ>Kxb.Idψ。式中：Id2ψ为A、B、C三相差动电流的二次谐波；Id ψ为对应的三相差动电流；Kxb为二次谐波制动系数。只要有任一相满足上述条件，则闭锁比率差动保护。

三结束语

差动保护对设备的安全运行起着至关重要的作用，对其我们要有足够的重视。正确设置差动保护参数需综合考虑正常运行、CT断线、比率制动系数的影响爱。

参考文献

[1] 贺家李等，电力系统继电保护原理[M]，北京，水电出版社，1984.

[2] 王钧英等，新编保护继电器校验[M]，北京，中国电力出版社，

作者简介：王忠利；1977年；男；汉；电力工程师中级职称；本科；研究方向：供配电