高压电动机与高压电力电容器微机保护有关问题分析

高压电动机与高压电力电容器微机保护有关问题分析

1 高压电动机的应用范围

工业建筑供配电系统高压电动机应用的比较多，大中型民用建筑供配电系统高压电动机主要用于大功率的冷冻机、水泵与风机等。合理采用高压电动机有利于节约电能。但功率比较大时直接起动会引起变电站母线电压骤降，需要采取电抗器或水阻等降压起动措施；有时还需要设置高压电容器进行无功功率补偿。由于制造工艺水平提高，6kV高压电动机已经很少采用。

2 高压电动机微机保护

高压电动机微机保护的功能比较强，除速断、过电流与过负荷（定时限与反时限）保护外，还有负序过电流（通过计算，用于断相保护）、定子接地保护（零序过电流与零序过电压）、过电压、复合低电压（判电压与电流）、起动保护、热保护、堵转保护、失磁保护（用于同步电动机）以及非电量保护（电动机故障跳闸）等。设计规范规定容量在2000kW 以上的高压电动机还需要设置差动保护。

3 高压电动机微机保护需要讨论的几个问题

3.1 对于电源中性点不接地的三相三线制供配系统，负序过电流只能通过三相电流计算来判断，此时零序电流互感器测量不出三相负荷不平衡电流。

3.2 复合低电压保护，判电压外还需要判电流，低电压保护与失压保护

是有区别的。低电压保护在电压低于整定值，电流大于电流整定值时，才需要跳闸。电压低于整定值，高压电动机处于小负荷运行，电流不大于电流整定值时，不一定需要跳闸，可以只报警不跳闸。

失压保护是在电源断电时，需要跳闸。判电压外也需要判电流，电压为零，如果电流不为零，或不小于某一值，说明电压测量回路有故障，可以只报警不跳闸。只有在电压为零，小于某一值时，失压保护才跳闸。失压保护除用于电源进线备自投电源断电时跳闸外，电源断电后需要切除的不允许自起动的高压电动机。

4 高压电动机微机差动保护需要讨论的几个问题

4.1 设计规范规定容量在2000kW以上的高压电动机还需要设置差动保护。因为电动机容量大保护整定比较困难。采用微机保护后，保护功能得到加强，精度也提高很多。差动保护如何设置就需要讨论。具了解国外差动保护采用比较少，进口的一些高压电动机有时中性点不引出来，就无法实现差动保护，电气设计时应注意。

4.2 高压电动机差动保护比率制动

Y型接线的高压电动机中性点侧不可能有外部短路故障，电流互感器的型号和规格也不会有区别。差动保护范围内发生短路事故，电源侧电流互感器可以测量出短路电流，中性点侧电流互感器测量不出短路电流。电动机起动电流比较大，电源侧保护范围以外发生短路事故时，电动机会向外输出短路电流。电源与中性点侧电流互感器都可以测量出起动与短路电流。，但电源与中性点侧电流互感器的型号和规格相同时，饱和引起测量误差不会太大。此时需要利用比率制动，但比率制动的整定计

算与变压器差动保护有一定区别。

也可以用采用判合闸的方案来躲过起动电流对差动保护、电流速断与过电流保护的影响。Y型接线的高压电动机不应有绕组组别，△型接线的高压电动机有绕组组别，可以通过软件来修正，也可以通过电源与中性点侧电流互感器二次侧接线来修正。

5 高压电动机微机差动保护外部接线

5.1 高压电动机需要差动保护保护时，仍然需要后备保护，因此需要差动保护保护（主保护）与备保护两个微机保护装置。有些高压电动机微机保护将差动保护（主保护）与备保护结合在一起，合并为一个保护装置。如果将外部接线进行调整，保护装置接线可以得到简化。

5.2 高压电动机需要微机差动保护时，电源侧电流互感器有测量与保护两个二次侧绕组，测量绕组不进入保护装置，单独接一相或三相电流表，用来观察起动电流与起动时间。保护绕组接到保护装置的测量输入端子上，再将中性点侧电流互感器的保护绕组接到保护装置的保护输入端子上。保护装置的测量输入就可以减少。

5.3 设计时应选用二次侧额定电流为1A的电流互感器，这样中性点侧电流测量的电缆就可以与控制电缆用一根每芯截面为1.5平方毫米的电缆。因为二次侧额定电流为1A的电流互感器比二次侧额定电流为5A 的电流互感器，负载能力加大了25倍。电流互感器比二次侧额定电流为1A时，保护装置的模拟量输入值与参数设置都会有所变化。

6 高压电动机微机零序差动保护

6.1 对于电源中性点不接地的供配电系统，安装零序电流互感器可以测

量出三相不平衡对地电容电流。在其保护范围内发生单相接地故障后，三相不平衡对地电容电流加大，方向也发生变化，可以用来进行单相接地保护。

6.2 高压电动机的电源侧与中性点侧分别各安装三相电流互感器，三相电流互感器的二次侧都接成星星接线。如果将两组三相电流互感器的二次侧星星接线的中性线，分别引到高压电动机微机保护的端子后，再反向穿过高压电动机微机保护内部的小零序电流互感器，就可以实现高压电动机微机零序差动保护。

6.3 也可以在高压电动机的电源侧与中性点侧分别安装零序电流互感器。再将电源侧与中性点侧零序电流互感器的输出，分别引到高压电动机微机保护的端子后，再反向穿过高压电动机微机保护装置内部的小零序电流互感器，可以测量出零序电流的差值，实际上是三相不平衡对地电容电流差值。在其保护范围内发生单相接地故障后，可以起到保护作用，电源中性点不接地的供配电系统越大，对地电容电流越大，保护就越灵敏。高压电动机零序差动保护能否完全代替高压电动机差动保护，需要进行讨论。

7 高压电力电容器微机保护

7.1 工业与民用变配电站高压电动机比较多时，需要采用高压电容器进行高压无功补偿。一般无功补偿容量不会特别大。现在有成套的高压电容器柜供选用，一次接线选用星星接线，保护比较简单一些。

7.2 高压电力电容器一次接线为双星星时，在两个星星中性点连接线上安装零序电流互感器后，接到高压电力电容器微机保护装置的不平衡电

流保护端子上，就可以实现不平衡电流保护。当内部有电容器发生故障后，中性点电位就会发生漂移而产生电流，安装在两个星星中性点连接线上的电流互感器就能够感应出电流。此电流大于保护动作电流时，就可以进行不平衡电流保护报警或跳闸。

7.3 高压电力电容器一次接线为三角形时，需要在三角形的三个臂上各安装一个电流互感器，再将三个电流互感器二次侧接成开口三角形，然后再接到高压电力电容器微机保护装置的不平衡电流保护端子上，也可以实现不平衡电流保护，此时需要多安装两个零序电流互感器。

7.4 高压电力电容器微机保护装置有不平衡电压保护，可以判母线三相电压不平衡来进行不平衡电压保护。如果在每相高压电力电容器组上，各安装一个一次侧有中间抽头，二次侧有两组绕组的电压互感器，或每相安装两台V/V型电压互感器。中间抽头接在每相电容器的中间，二次侧两组绕组的同铭端反接，正常时无电压输出。有电容器发生故障后，一次侧中间抽头电位就会发生漂移，上下电压不相等，二次侧就会感应出不平衡电压，实现不平衡电压保护。

此时高压电力电容器不平衡电压与不平衡电流保护作用相同，不平衡电压保护需要安装三台电压互感器，接线也比较复杂，高压无功补偿容量不大时，一般较少采用。