关于南瑞RCS-9641CS保护装置优越性及缺陷分析

关于南瑞RCS-9641CS保护装置优越性及缺陷分析

摘要：我厂高压电机数量多，一旦发生故障影响面较大，因此高压电动机继电

保护的灵敏度和可靠性十分重要，近两年来，各主要装置相继安装了高压电动机

综合保护器，本文主要阐述RCS-9641CS高压电机综合保护器原理、特点及其在高压电机继电保护中应用的优越性和存在的问题。

关键词：高压电动机、综合保护器、热过载保护

一、南瑞RCS-9641CS保护装置的优越性

石化企业供电系统中高压电机数量多，起动频率高，运行周期长，一旦发生

故障影响面较大，因此切实提高高压电动机继电保护的灵敏度和可靠性十分重要。正因为这样，我厂新区变电所各电机回路都安装了南瑞RCS-9641CS高压电动机综合保护装置，改变了传统用电流继电器保护、时间继电器、中间继电器、信号继

电器的模式，使高压电机继电保护综合化、智能化、灵敏度、可靠性也相应得到

提高。

传统继电保护的缺陷：

1、传统的高压电机继电保护形式，用电磁式电流继电器，时间继电器、中间继电器、信号继电器。再由各个继电器接点串联起来以达到保护动作。跳开断路器，主要缺陷是保护元件粗略，灵敏度差，其中有一个接点接触不好，就会导致

保护不动，以至越级跳闸，影响企业正常供电。另一方面电磁式继电器用电磁原

理将故障电流转化为动作电流，其保护特性不能与电机的热曲线较好的配合，尤

其是发生不对称故障时，对负序电流反应不灵敏，往往使保护难以及时动作，成

为保护盲区。

2、元件结构笨重，精度低，电磁式继电器采用机械式、有接点的检测机构、元件多且复杂，不仅损耗大，且故障率高，常发生误动和拒动。

3、继电保护的校验整定接线复杂、校验维护工作量大，传统的继电保护控制元件都有是单件式分散组合，致使盘面增大，接线复杂导致查线困难，校验工作

量大。

RCS-9641CS高压电机综合保护器是一种集中保护、测量、监控、通信、自诊

断等功能一体的综合性智能型微机保护，它有较强的数据处理能力，通过完善的

保护原理，较好地实现了各保护功能之间的配合，有体积小，用软件代替硬件，

故障智能自诊断等优点，可就地安装在开关柜上，并能通过通信电缆或光纤与外

界相连。组态完成监控网络系统，实现装置描述的远方实时查看，系统定值的远

方查看，保护定值和区号的远方查看、修改功能，软压板状态的远方查看、投退、遥控功能，装置保护开入状态的远方查看，装置运行状态（包括保护动作元件的

状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看，远方对装置信号复归，故障录波

上送功能。同时具备遥调、遥测的自动化和智能化的供电系统，它由以CPU为主

的各种模块、液晶指示器以及屏上操作按钮等组成，在综合保护器上，所有的测

试与整定值都能用按钮输入和显示，对于信息和测量均可实时显示，十分灵便。

二、RCS-9641CS保护装置的缺陷

RCS-9641CS高压电机综合保护器，虽然比以往的电磁继电器优越很多，省力，省时，可靠。但实际工作中也出现保护逻辑问题，其过载保护逻辑存在很大的缺陷：

电机过载保护历来是电机最重要的保护，它的灵敏性和准确性关系到电机是

否能够实现长周期运行。电机状态一般分为三个阶段：启动阶段、运行阶段、停

机阶段，过载保护也根据这三个阶段分别对电机进行保护。RCS-9641CS高压电机

综合保护器过热保护原理同样按三阶段原则进行配置，在其装置内部设置一个模

拟电机发热模型来防止电动机过热、过载运行，装置中模拟电动机发热的模型引

入了等效发热电流Ieq，再根据综合计算正序负序电流的热效应原理，设置其等

效发热电流表达式：Ieq2 = K1*I12+K2*I22， K2 = 3～10，模拟I22的增强发热效应，一般可取为6。

电机在T1时间为启动阶段，由于一般电机启动电流是额定电流6-8倍，因此

在此阶段引入的等值发热电流Ieq很大，电机热状态积累会很快，积累的数值也

会很大，极可能到达动作值。为避免电动机正常启动中保护误动，综保内部设定

在电机启动过程中K1 取 0.5，这样等值发热电流Ieq减小为实际值的一半，即可

解决保护误动问题。

电机在T2时间为电机运行阶段，此时电机的电流为电机运行状态下实际负载

电流，因此K1 无需人为调整，在电机运行阶段Ieq值相对平稳，此阶段等值发热

电流不大于电机额定电流值，热状态为“0”，其热过载保护未启动。其保护启动原理根据装置内保护动作方程：[(Ieq/Ie)2-(1.05)2]*t≥τ。式中τ：电动机热积累定值，即发热时间常数HEAT。当热积累值达到HEAT ╳ GRBJ（过热报警水平）时发报警信号；当热积累值达到HEAT时发跳闸信号。

电机在运行阶段T2时间内，电机发生过负荷现象，此时电机运行电流大于电机额定电流，综保内等值发热电流Ieq值同时增大，此时等值发热电流也开始大

于电机额定电流值，根据其装置内热过载保护动作方程：[(Ieq/Ie)2-(1.05)2]*t≥τ，

因此热过载保护启动，热状态开始上升。当热状态升至100%时，继电器动作，

开关跳闸。

1.当电机处于运行状态时，其负载已接近额定值，并且伴有间歇性过负荷情况，此时综保内部热过载保护就无法保证其灵敏性。由于等值发热电流Ieq必须

大于电机额定电流值时，RCS-9641CS综保的热过载保护才能启动，而此种情况电

机已到额定工作状态，并未超过额定上限，所以综保内部热过载保护不会启动，

尽管存在间歇性过载，但由于累积的过载时间未能达到热状态动作值，所以当负

载电流返回额定值时，热过载保护会很快返回，由于热过载保护的返回，所累积

的热状态也随之回“0”。此种情况的存在导致电机在满载并伴有间歇性过载的状态成为综保的盲区和死区，从而使电机在此种状态下运行得不到有效保护。

2.当电机处于运行状态时，其负载已在额定功率下长周期运行，但此时电机

负载发生较大变化，电流波动很大，存在较大的过载电流，此时过载保护应立即

快速、准确地动作，但是由于RCS-9641CS保护原理逻辑上的缺陷，热状态值仍从“0”开始积累，虽然过载电流较大，但仍需较长时间动作，从而可能使小的过载故障扩大化。

3.当电机处于频繁启动时，其负载对电机的冲击很大，但由于负载并未超过

额定电流值，所以RCS-9641CS综保内部热过载保护不会启动，其热状态值仍然为“0”，根本达不到闭锁电机启动的设定值，所以只能限制电机启动间隔时间来限制启动次数，而热过载保护的热状态并未对电机频繁启动所引起的电机热效应进行

实际反应，因而RCS-9641CS的过载保护仍不完整。

以上三点缺陷其根本在于RCS-9641CS综保的热过载保护并没有从电机实际运

行中的负载变化出发，只是从电机的3个状态来考虑保护逻辑的配置，片面的理

解过载保护，只有从现场负载情况的角度来分析问题，才能解决好上述缺陷。

三、如何根据电机负载来配置热过载保护