【电动机速断保护整定不当引起保护误动分析】

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速断保护低值的整定思考
国内推出的电动机微机保护中将启动时和运行时的速断保护进行区分， 并分别整定， 提
高了速断保护的灵敏度，但也给用户提出了新的问题。这种速断保护低值属于新生事物，没
有设计规范或大量的经验可循。 那么电动机速断保护动作电流低值到底该按什么原则进行整 定呢？ 国内很多生产厂家给出了各种不同的意见和解决方式。 有的在启动时间过后， 自动将电 动机速断保护定值降为一半， 作为运行期间的速断保护定值。 有的则推荐将速断保护低值整 定为 0.7~0.8 倍的速断保护高值。但大多都没有说明其数据得出的依据。 笔者认为，速断低值在整定时应该充分考虑以下两个方面的因素： 1) 应躲过外部故障切除，电压恢复过程中电动机的自起动电流。惯性越大的电机其自 起动电流越大。空压机惯性很大，其自起动电流取 5 Ie，可靠性系数取 1.3，则速断 低值可取 6.5 Ie。 2) 应躲过电机附近电网三相短路故障时电动机的反馈电流。异步电动机反馈电流的特 点为幅度大，衰减快，其值最大可达到 90%的起动电流。 a. 如电动机采用的是真空断路器或少油开关进行控制，由于断路器的动作时间非 常快，通常在几十毫秒之内。故可不计电动机反馈电流的衰减。则
称为低值，电动机刚起动时，速断保护按高值进行保护，当电动机起动完成后，速断保护自 动转为低值状态。其速断保护与电动机启动电流曲线配合示意图如图 2
图 2 电动机速断保护与启动电流曲线配合示意图
显然，速断保护高值实际上就是我们传统意义上的速断保护定值，一般为 10~12 倍 Ie。 那么在电动机起动完成后正常运行期间起作用的速断低值该按什么原则整定呢？目前的规 范中并没有相关内容的描述。 现场工程技术人员认为电机即便是短时过载， 在最大转矩时的 相应电流最多不会超过其额定电流的 2.5 倍，再取一个可靠性系数，电动机正常运行时的速 断保护低值整定为 3.5 倍 Ie 应该足够了。 但事实上，大家忽略了一个特殊工况，即母线发生晃电事件时，该电动机的自起动过 程。启动电抗器只是在电动机的初始起动时投入运行，起到降压限流的作用，而对于晃电时 的电动机自起动，启动电抗器由于没有投入运行，是不起任何作用的。从空压机电动机的参 数中我们可能看出，该电动机的起动电流倍数很高，达到 6.23，起动时间又很长，达到 17s， 说明空压机的机械惯性非常大。 在电缆发生短路到母线电压完全恢复期间， 由于母线电压初 始很低，而且空压机的机械惯性相当大，空压机的自起动电流势必也相当大，其值很容易就 超出 3.5 倍 Ie。 我们找到该空压机的保护定值， 其起动完成后运行时的速断保护低值为 9.7A （二次值， ，而当天保护动作时空压机电流为 10.7A（二次值） ，很明显，在母线电压恢复期 3.5 倍 Ie） 间，空压机自起动电流超过了速断保护低值，导致了速断保护的动作。
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事故原因的初步判断
一切无异常， 那么为什么电动机的速断保护会动呢？有没有可能是微机综合保护器自身
的硬件故障？试验人员随即对微机综保按保护定值进行了校验， 经多次试验证明微机综保本 身没有任何问题。一时故障原因查找似乎山穷水尽。 经过沟通了解我们得知，在同一天同一时刻，由于空分变电所的上级 35kV 区域变电所 6kVⅡ段母线直配的一台 6kV 电机 220-P-04 由于电机接线盒进水，导致电缆头放炮，该回路 速断保护动作后随即将故障切除。 造成了该区域变电所 6kVⅡ段母线的晃电。 供电系统简图
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整改措施及效果
将空压机的速断保护动作电流低值调整到了 7.3Ie。时隔三个多月，恰好同一区域变电
所另一台 6kV 电机接线盒进水导致电缆放炮，空压机依旧运行正常，速断保护没有再误动 作。说明整改的措施是有效的。
参考文献： 【1ຫໍສະໝຸດ Baidu NS900 微机保护装置定值原则，南京南自电气科技有限公司。
看空压机回路微机综合保护器， 报文显示为电动机速断保护动作。 随即对空压机电机的外观 进行检查，没有发现任何短路痕迹。对沿途供电电缆进行检查，也未发现异常。试验人员测 量空压机电动机三相对地绝缘电阻为 270MΩ，三相绕组直阻分别为 0.184Ω、0.187Ω 和 0.187Ω，三相直阻平衡，测量电缆绝缘也没有任何问题。据此，基本可以判定电动机速断保 护属于误动作。
I sd K kI q d K kK q I e
式中：Isd——速断整定电流； Kk——可靠系数，一般取 1.5~2； Iqd——电动机起动电流周期分量最大有效值； Kq——电动机起动电流倍数，一般为 5~7 倍； Ie ——电动机额定电流。 由上式可知，速断保护整定电流一般为 10~12 倍电动机额定电流。 由于速断保护定值很大，为了提高电动机正常运行时速断保护的灵敏度，目前国内很 多综保厂家推出的电动机微机综保中，速断保护的整定值均有两个值。一个称为高值，一个
电动机速断保护整定不当引起保护误动分析
曾玉章 中海石油炼化惠州炼油分公司设备中心
摘要： 本文主要对电网发生晃电时， 高压异步电动机的速断保护误动作进行了原因查找和分 析，提出了新型国产微机型电动机速断保护整定的基本原则。 关键词：晃电 异步电动机 速断保护 误动作 定值整定 高值 低值
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事故简介
某日某石化空分厂空压机在运行中突然跳闸， 造成整个空分厂生产的中断。 运行人员查
如图 1 所示。 从时间的吻合性来推断， 基本可以判定这次空压机速断保护误动与这次电缆放 炮引起的母线晃电有关。
图 1 供电系统简图
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速断保护误动原因分析
电动机的速断保护的保护范围应该是本回路开关柜内 CT 到电机之间的区域，区域外
的短路按照选择性的要求， 不应该启动电动机的速断保护。 那么这次上一级区域变电所电动 机馈出电缆放炮为什么空压机的速断保护会误动呢？ 一般而言， 电动机的速断保护的动作电流是按照躲过电动机的最大起动电流来整定的。 整定公式为：
I sd
_ d
K k 9 0 % Iqd K k 9 0 % K q Ie
可靠性系数 Kk 取 1.3，Kq 取 6.23，则速断低值为 7.3Ie。 b. 如电动机采用的是 FC 回路控制，由于需保证熔断器熔断先于断路器动作，故 速断保护设有 0.3-0.4s 的延时。此时，可以认为电动机的反馈电流已经衰减完 毕，不再予以考虑。只需躲过自启动电流即可。其值与第 1）条相同。 综合考虑以上 1） 、2）两个方面，取其中较大值，则空压机的速断保护低值动作电流应 该取 7.3Ie 为宜。
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空压机情况简介
空压机电动机的参数如表 1：
额定功率 （kW） 1500 额定电压 （kV） 6 额定电流 （A） 167 起动电流 倍数 6.23 启动电抗器 阻抗（Ω） 1.49 CT 变比 300/5 起动时间 （s） 17
表 1 空压机电动机主要参数
由于空压机功率较大，起动电流倍数较大，为此特意加入启动电抗器，当电动机刚起 动时， 由启动柜带启动电抗器实现降压起动， 当电动机起动完成后， 再自动转为运行柜供电， 电抗器退出运行。