电力系统微机保护论文10KV电动机微机保护装置设计

电力系统微机保护论文

题目:10KV电动机微机保护装置设计

姓名:

摘要·3

关键词·3

引言·3

l微机保护装置的组成及功能·3 2微机保护装置工作原理·3

2．1启动时间过长保护·4

2．2 两段式定时限过电流保护·4 2．3零序过电流保护·5

2. 4低电压保护·5

2.5过电压保护·6

2.6磁平衡差动保护·6

2.7差动速断保·7

2.8过热保护·7

3微机保护装置硬件设计·8

3.1主控单元·8

3.2键控显示单元·9

3.3数据采集单元·10

3.4自动复位·11

3.5报带保护信号输出单元·11

4软件设计·11

结束语·12

参考文献·12

U0U K

10KV电动机微机保护装置设计

摘要：。针对高压电动机一些常见故降及产生这些故降的原因,提出了采用正负序电流的测量对电机故降进行分析的方法,阐述了采用微机系统设计的综合保护装里的硬件原理以及软件框图,达到了电动机短路保护;不平衡保护:接地故障保护;过欠压保护的目的。

关键词：电动机，微机，保护

引言：

大型高压电动机随着工业的发展越来越广泛地应用于各行各业,推动了电力工业的发展。但是,据原电力部的一份调查资料表明,所调查34个电厂,高压异步电动机损坏率达巧.1%,造成经济上的巨大损失。因此,研究一种高压电动机的综合监测和保护装置迫在眉睫。

高压电动机微机保护装置工作原理主要是采用微型计算机对电动机的早期故障及非正常运行进行监测、报警和保护,该装置的功能有:短路保护;不平衡保护;接地故障保护;过热保护;过欠压保护等。下面就电动机微机保护装置工作原理以及软硬件设计加以阐述。

l微机保护装置的组成及功能

微机保护装置的核心一般由CPU、存储器、定时计数器、看门狗等组成。CPU大都是嵌入式微控制器(MCU)，即通常所说的单片机：I/O

通道包括数字量输入输出通道(人机接口和电脉冲、各种告警信号、

跳闸信号等)以及模拟量输入通道(A／D转换、模拟量输入变换回路、低通滤波器及采样)。

2微机保护装置工作原理

电动机损坏常见的原因有:三相电压不平衡;电机定子绕组开路造成负荷不平衡及过负荷等原因。三相电压不平衡,负荷不平衡均将造成负序电流明显增大;过负荷运行时,正序电流将增大。本装置将通过监测正序、负序电流对电动机短路故障、不平衡故障,电机过热故障等进行及时保护。

2．1启动时间过长保护

电动机正常启动时，电流由零突然增大，当电动机的最大相电流

从零突变到超过10％I e时开始计时直到启动电流过峰值后下降到120％I e (I e为电动机额定电流)时为止之间的历时称为T stmrt，电动机启电

动机启动时间过长会造成转子过热，当装置实际测量的启动时问

T stmrt超过电动机整定的启动时间时，保护动作高压电动机出口继电

器跳闸。电动机启动结束后，电动机启动时间过长保护退出，其原理如图

1所示。

2.2两段式定时限过电流保护

装置设有两段式定时限过流保护，由控制字投退。I段为电流速断保护，用于保护电动机相间短路。电动机启动过程中，速断保护定值采用过流I段电流1定值(速断启动内定值)躲过电动机的启动电流；当电动机启动结束后，速断保护定值恢复过流I段电流2定值(速断启动后定值)。这样可有效防止启动过程中因启动电流过大而引起误动，同时还能保证运行中保护有较高的灵敏度。

Ⅱ段为过流保护，作为电流速断保护的后备保护，为电动机的堵转提供保护。Ⅱ段定时限过流保护在电动机启动过程中自动退出，两段定时限过流保护原理框图如图2所示。

2．3零序过电流保护

装置设有零序过流保护功能，由控制字投退。零序过流保护由控制字选择跳闸或告警。装置配置零序互感器测量零序电流3I0,零序过电流保护原理框图如图3。

2．4低电压保护

当电源电压短时降低或短时中断时，为保证重要电动机自启动，要断开次要电动机，就需要配低电压保护。

当母线线电压低于电压整定值,并达到整定延时且断路器处于闭合状态时，低电压保护动作，低电压保护原理框图如图4

2．5过电压保护

当母线任一线电压大于过电压保护定值，并达到整定延时且断路器处于闭合状态时，过电压保护动作，过电压保护原理框图如图5

2．6磁平衡差动保护

平衡差动保护多用于电流速断保护灵敏度不够的电动机上，特别是额定容量在2000kW 及以上，作为电动机匝间短路或相间短路的主保护。在电动机启动过程中，保护增加延时T=100ms保护出口，以避开电动机启动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性。磁平衡差动保护配有专用的磁平衡互感器。

2．7差动速断保护

差动速断保护在电动机内部严重故障时快速动作。任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时，动作于出口继电器。在电动机启动过

程中，速断延时

T=200ms保护出口，以躲过电动机启动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性；启动结束后，保护无延时T=0ms

2．8 过热保护

过热是引起电动机损坏的重要原因，特别是转子因负序电流产生的过热，装置充分考虑了负序电流的影响。模拟电动机发热的模型，综合电动机正序电流和负序电流的热效应，引入了反时限保护判据。采用的过热保护动作判据为：

式中：t-- 保护的动作时间(s)；

——电动机的过热时间常数(s)，对应于电动机的过

负荷能力；

I1——电动机实际运行电流的三相最大值(A)；

I2一电动机实际运行电流的负序分量(A)；

I e一过热保护启动电流定值(电动机实际运行额定

电流反应到CT二次侧的值)；

k1——电动机正序发热系数，启动过程中可在0～1范围内以O．0l为级差整定用以启动，启动结束后自动变为1；

k2--电动机负序发热系数，可在0～10范围内以0．01为级差整定，一般可取为6。

3微机保护装置硬件设计

本硬件装置如图6所示,主要由主控单元键控制显示单元、数据采集