三相异步电动机群反馈电流对继电保护整定方案的影响

三相异步电动机群反馈电流对继电保护整定方案的影响

摘要：电力系统发生三相短路时，大功率三相异步电动机群向短路点反馈的电流将很大，在进行继电保护方案整定时必须予以考虑。本文通过事故案例对短路电流和电动机反馈电流进行了详细分析，并应用edsa 电力系统分析软件对相应数据进行了计算，最终给出了案例中电力系统继电保护整定优化方案。

关键词：短路大功率三相异步电动机群反馈电流 edsa软件继电保护整定方案

《三相交流系统短路电流计算》（gb/t 15544-1995）第12.2条指出，高压电动机和低压电动机对对称短路电流初始值ik〞，短路电流峰值ip和开断电流ib都有影响。电力系统发生三相短路时，大功率三相异步电动机群向短路点反馈的电流很大，在进行继电保护方案整定时必须予以考虑，否则将造成保护误动，影响生产，造成经济损失。本文以实际发生的事故案例为例，对短路电流和电动机反馈电流进行了详细分析，并应用edsa 电力系统分析软件对相应数据进行了计算，最终给出了案例中电力系统继电保护整定优化方案。

一、某大型工厂电气系统组成、运行方式、保护配置简述

该厂电气运行方式为6kv i、ii段分段运行，6kv i-ii母联热备。6kv i段所带负荷为：3台1000kva的变压器和5台580kw的电动机。6kv ii段所带负荷为：2台1000kva和2台800kva的变压器和4台580kw的电动机。

2条进线都安装有光纤纵差保护装置，6kv i-ii母联柜安装有快切装置。

二、案例分析

1.故障现象

某日，6kv 2#进线电缆头发生短路故障，光纤纵差保护装置动作，2#进线跳闸，同时2#进线光纤纵差保护装置打出过流i段动作信号，造成6kv i-ii段快切装置闭锁，无法切换，造成6kv ii母线及其所带负荷全部失压，导致全厂大部分装置停车，损失严重。

2.故障过程分析

2.1 1#进线及2#进线a相电流波形分析

如图1，故障发生在波前时间-77ms，在波前时间50ms时故障电流达到最大，其瞬时值为1542a，方向由母线指向故障电缆；该反馈故障电流经过2.5个周波后，其交流分量衰减完毕，平均周期21.92hz。

2.2 1#进线及2#进线c相电流波形分析

如图2，故障发生在波前时间-56.5ms故障电流达到最大，其瞬时值为1606a，方向由母线指向故障电缆；该反馈故障电流经过3个周波后，其交流分量衰减完毕，平均周期22hz。

2.3 i段母线及ii段母线ab相电压波形分析

如图3，故障发生在波前时间-77ms，经过0.75个周波后故障相电压迅速衰减完毕，衰减后的电压维持在大约300v（线电压有效值）左右，此时的电压波形为非正弦周期波形。在故障断路器分闸后，

该电压抬升值1000v（有效值）左右。电压相角差较大。

2.4 i段母线及ii段母线ac相电压波形分析

3.分析结果

故障发生后，6kv 2#进线电压在0.75个周波内衰减到300v，快切装置接到差动切换指令时母线电压已经仅剩5%un《70%un，系统不同步，快切模式将被闭锁；同样的，由于频率变化率闭锁及首次同相角的原因，此时的首次同相切换模式也将被闭锁。因此，无论本次故障有无过流闭锁，装置的快切及首次同相切换模式都将被闭锁，而无过流闭锁时残压、延时及低压备自投切换模式将被执行。

4.存在的问题及解决措施

4.1快切过流闭锁存在问题。本次故障前2#进线负荷电流为208.7a，故障后从母线反馈流向故障电缆的电流值达到1606a左右，应用edsa软件计算最大运行方式时6kv 2#进线电缆三相短路时电动机反馈电流可达3648a。如果仅仅通过调高过流闭锁定值来躲过该故障反馈电流，且要兼顾到一定的灵敏度，该值很难选择及实现。解决措施：（1）采用方向过流保护闭锁快切装置，过电流定值整定按躲过最大工作电流加启动最大一台电机考虑；（2）光差保护装置增加一个输出口，使方向过流闭锁和过流跳闸闭锁信号分别输出给快切装置；（3）上述措施落实后对快切逻辑进行相应改进。

4.2 残余电压切换功能投用面临晃电时运行电机全起问题。在最大运行方式下（仅ii段高压电机总功率即为2190kw）切换母联合闸，无疑会对电气系统造成二次冲击，采用方向过流闭锁时宜退出

残余电压切换功能。

4.3低压备自投功能闭锁问题。当采用方向过流信号和跳闸信号分别输出给快切装置且对快切逻辑进行相应改进后，低压备自投功能闭锁只采用过流跳闸信号闭锁可解决问题。

参考文献

[1] 并联运行电动机短路故障仿真及保护对策，电力自动化设备，2007年4月，第27卷，第四期：p42-45页.

[2] 低压大功率异步电动机对三相短路电流的影响，建筑电气，2010年第三期：p10-13页.

作者简介：李炳军，男，本科学历，工程师，主要从事电气工程施工和电气设备维护工作。