电动机保护PPT讲义

零序保护
对于供电电源接地系统，一旦发生 接地故障，一般零序电流的幅值都很 大，容易整定。对于供电电源不接地 系统，当某一线路发生接地时，非故 障线路上流过保护的零序电流为本身 的对地电容电流。因此，为了保证动 作的可行性，零序保护的整定电流应
大于本线路的对地电容电流。
电动机差动保护（一）
高压电机差动保护接线方案:目前，国内大型电动机的纵联差动保 护采用的接线方式如图l所示。即在电源高压开关柜内及电动机定 子线圈中性点附近各装三只电流互感器，其极性使二次侧电流在 二次回路内产生环流，而不平衡电流流入差动继电器(如图1)。 1LH、2LH为电流互感器差动保护级二次线圈。lKD一3KD为差动 继电器，KDD为差动保护二次回路断线监察继电器。这种接线由 于两侧电流互感器励磁特性的不同，将在差动回路中产生不平衡 电流，在电动机外部短路时这种不平衡电流可能达到很大的数值， 如果不考虑它，那么在外部短路时差动保护可能误动作，从而影 响它的选择性和可靠性；如果使保护躲过外部短路时的不平衡电 流，势必会降低它的灵敏性。为了提高保护装置的灵敏度，减少 误动作，要求6只电流互感器技术特性尽可能的一致，即要求是 同一厂家同一批的产品，以大幅度减小不平衡电流。图l这种接线 除6只电流互感器技术特性要求严格外，还有保护回路电缆长， 所以技术上比较麻烦。
《继电保护和安全自动装置技术
规程》DL400-91规定：
1）2MW以下电动机，装设电流速断保护； 2）2MW以上或2MW以下但电流速断保护灵敏度 不满足要求的电动机应装设纵差保护；
3）对单相接地，当接地电流大于5A时，应装设 单相接地保护，单相接地电流为10A及以上时， 保护带时限动作于跳闸，单相接地电流为10A以 下时保护可动作于跳闸，也可动作于信号；
温度保护：电动机绕组绝缘寿
命基本决定于运行温度，所以直 接反应电动机温度的保护比各种 热保护和反时限过电流保护有一 定优越性。利用PTC热敏电阻的 温度-电阻特性，进行保护。缺点： 由于热惯性造成动作时间滞后， 在电动机启动等突然大电流时温 度保护来不及动作。
电动机综合保护：综合考虑正序
和负序电流的发热特性而实现的保护。根 据英国GEC公司提出的反映上述发热效应 的“等效电流”Ieq。即Ieq2=K1I12+K2I22其 中K1=0.5防电动机正常启动过程中保护误 动。K1=1.0在整定的启动时间以后I12不再 减小；K2=3—10，模拟I22的增强发热，一 般可取为6。过热保护的t--Ieq(电动机额定 电流的倍数)动作特性表示为t=τ/(Ieq21.052)，τ一般取150—2250秒。
电动机保护
电动机的主要故障：
1）定子绕组的相间短路； 2）定子绕组接地故障； 3）断相； 4）轴承损坏堵转等。
电动机的异常运行：
1）过负荷； 2）振动大或润滑不良； 3）冷却系统故障或环境温度过 高等。
电动机的保护种类：
1）电流速断保护； 2）纵差保护； 3）过负荷保护； 4）单相接地保护； 5）低电压保护； 6）同步电动机的失步和失磁保护； 7）堵转保护； 8）不平衡保护。
过负荷保护
过负荷保护主要针对的是过 载情况，依据的是电动机的 允许过负荷特性。电动机的 允许过负荷特性是指其过负 荷量与允许过负荷之间的关 系，是由电动机的发热时间 常数和过负荷量决定的。
低电压保护：当系统电压太低
时，引起电动机的过电流甚至堵转， 会烧坏电动机；有时为了保证电压 恢复时重要电动机的自起动，在不 太重要的电动机上也应装设低电压 保护；一些因生产工艺过程不允许 或不需要自起动的电动机也必须装 设低电压保护。
电动机差动保护（二）
电动机差动保护（三）
电动机差动保护（四）
磁平衡式纵差保护:这种保护是利用磁通平衡的原理构 成的。在电动机正常运行或启动过程中，各相始端和 终端电流一进一出，互感器一次安匝为零，二次无输 出，保护不动作。当发生相间短路时，保护能可靠动 作 。彻底解决了要求电流互感器技术特性一致的问题 。
三相异步电动机的故障电流特征：异步电动机的故障
可分为对称性故障和不对称性故障。对称故障(过载、堵转、三相短路等)其特
征是三相电流主要为正序电流。这类故障对电动机的损害可以通过过流程度来
反映。不对称故障(断相、不平衡运行、两相短路等)往往并不出现高倍的过电
流，以检测电动机过流信号为基础的保护对这类故障往往不太有效。根据对称 分量法，当电动机发生各类不对称故障时，除了会影响过电流外，还会出现负 序及零序电流分量。这两个分量在正常运行时很小或基本为零，一旦发生不对 称故障时，将有大的幅值出现。异步电动机发生各类不对称故障时，输出功率、 输出转矩减少，总损耗增加。为了维持实际输出功率或输出转矩，势必要增大 转差率S，这就使得电动机电流进一步增大。由文献介绍，对异步电动机，转子 对负序电流和正序电流所表现的电阻之比为 KR＝R22／R21＝(1.25—6) (1) 转子损耗(主要是铜耗)与其电阻成正比，故数值相同的负序电流的损耗近似于正 序电流的损耗KR倍。对电动机的定子绕组而言，由于正序、负序阻抗相等，故 数值相同的负序电流和正序电流产生的定子铜耗相同。若不考虑负序电流的热 效应，在某些故障情况下，可能有时定子过流不是很大，但转子温度却已达到 危险值，所以，为了对电动机提供更为全面、准确的保护，现提出来用等效电 流的方法，分别求出电动机电流的正序分量和负序分量，然后把负序电流的热 效应扩大K2倍，求得一个等效电流，用这个等效电流作为电动机过负荷保护的 计算电流。
电动机差动保护（九）
根据《工厂配电设计手册》6kV电缆线路单相接地电容 电流为I=（（95+2.84S）/（2200+6S））UL（A） 式 中：S为电缆截面积，mm；U为系统额定线电压．KV； L为电缆长度．Km； KA的整定值为KI/n．根据《工 厂配电设计手册》，K取1.25，n为TA变比。 例如一 台10000kW主压缩机，采用3根YJV22-6—3×185电缆 配电，从配电间至电机距离1．5km。电机所在6kV系 统电容电流约为20A．故选自平衡互感器的变比为50／ 5。根据以上数据，当同一系统其它回路发生单相接地 故障时．流过电机自平衡互感器一次侧的电流为:
电动机差动保护（六）
电流回路电缆 仍然很长，特 别是差动继电 器装在总变电 所继电保护屏 上时，更是如 此，而且又出 现了高压开关 柜至电动机的 高压电缆不在 差动保护范围 内的新问题
电动机差动保护（七）
它不但解决了 要求电流互感 器技术特性一 致的问题，也 解决了电流回 路二次电线太 长和电源高压 电缆不在差动 保护范围之内 的问题，同时 又简化了接线
4）2MW及以上电动机，为反应电动机相电流不 平衡，并作为短路主保护的后备保护，可装设负 序电流保护，保护动作于信号或跳闸。
速断保护的整定
当出现相间短路故障时，故障电流很大，为了 减轻电动机的损坏程度，特别是为了防止事故 范围的扩大和对电力系统的影响，必须设置短 路保护。短路保护采用电流速断方法。短路保 护的整定原则是躲过电动机的起动电流(5—7)Ir, 一般整定电流在(8—10)Ir。但由于电动机有起 动瞬间冲击峰值系数，一般取1.5--1.8 ,而且现 在的保护继电器动作速度快,故障现在一般取 14 Ir。
负序保护
在正常运行时，负序电流很小或基本为零。一旦
出现较大幅值的负序电流，一定是发生了不对称性 故障。在实际运行中，供电电源总存在着某种程度 的不对称。按国家有关规程，供电电压不对称程度 要求小于5％，电动机的起动电流一般在(5—7)Jf， 取起动电流为6倍额定电流，则负序电流的整定值 可这样确定
电动机差动保护（八）
这种保护在我国尚属开始，自平衡互感器TA变比及其 配套的继电器KA整定值如何确定，尚无依据可查。
一般电机故障有相间短路、定子 绕组与电机外壳短路具有保护作用。相间短路大多发 生在电机进、出口接线桩头上，电流大．显然不能作 为确定自平衡差动保护互感器变比及继电器整定值的 依据。定子绕组与电机外壳短路是单相接地，对不接 地系统，故障电流事实上是电缆的电容电流．其大小 与系统电缆长度及截面有关。故TA的变比应以系统电 容电流大小来确定。整定值应按躲过同一系统中其它 线路发生单相接地时，流过自平衡互感器的电容电流 来确定。
堵转保护（二）
当电动机在起动的设定时间tset内，该 功能自动关闭，之后保护投入的方法， 可使定值减小，但起动时堵转就不能 保护，更好的方法是起动时用大定值 堵转保护，起动后，降低定值。
相电流不平衡保护：电动机三相
电流长时间不平衡运行将烧坏电动机，可 用负序电流保护。MM-30采用负序反时限 保护，负序电流IS可整定的范围为（0.10.8）倍电动机额定电流，反时限时间曲线 可选取tset（为在IS等于电动机额定电流时 的时间）为（1-8）秒，时间计算公式为： t=0.8*tset/(IS/Im-0.2)。其中Im为电动机额定 电流。
同步电动机的失步保护：
《继电保护和安全自动装置技术规程》 DL400-91规定同步电动机应装设失 步保护，保护带时限动作，对于重要 电动机动作于再同步控制回路，不能 再同步或不需要再同步的电动机则动 作于跳闸。同步电动机失去同步后转 入异步运行，定子绕组出现较大的振 荡电流(包络线)，并在转子回路中感 应出交流分量的电流。失步保护可以 用这两个特点来实现。
国产LXZG-0.5(干式)变比为50/5A与JL-18电流继电器 配套，可构成磁平衡式纵差保护，JL-18继电器的整定 范围为0.3---10A，一般可取0.5A，我厂加氢裂化 C302/A、B、C、D和连续重整C302/A、B等均采用此 保护 。
电动机差动保护（五）
动作电流可以整定得很小，据国外资料 载，大于1100KW的电动机，所配置的电 流互感器为50A／5A，差动继电器1KD--3KD整定值为0.15A，一次侧不平衡电 流达到1．5A时就能动作。此整定值约为 1100KW电动机额定电流的1．2％，其 灵敏度是很高的。电动机容量愈大，灵 敏度愈高。