电动机继电保护原理分析

内容摘要

电动机的保护是属于机电工程领域的一个研究课题。电动机作为现代工业动力源的宠儿、机电一体化最完美的结合体，其保护问题长期困扰着继电保护专业人员和运行人员。电动机是现代工业的动力源，对其进行可靠的有效的保护尤为重要。

本论文首先简单介绍了国内外继电保护发展状况，然后阐述了电动机基本继电保护原理及其配置，最后结合工作实际通过对电动机负序电流产生原因和对保护的影响进行分析，对高压电动机综合保护的定值整定方法进行了探讨。

关键词：电动机；继电保护；原理和分析；

目录

内容摘要 ........................................................................................................................... I 1 绪论 (1)

1.1 电动机保护的发展状况 (1)

1.2 电动机继电保护装置的构成 (3)

1.3 对继电保护的基本要求 (3)

1.3.1 选择性 (3)

1.3.2 可靠性 (4)

1.3.3 灵敏性 (4)

1.3.4 快速性 (4)

2 电动机继电保护及其配置整定 (5)

2.1 电动机的故障及保护配置要求 (5)

2.2 电动机的低电压保护 (6)

2.2.1 低电压保护的作用 (6)

2.2.2 电动机低电压保护的基本要求及保护的动作原理 (7)

2.3 电动机的电流速断保护 (8)

2.4 电动机的差动保护 (10)

2.5 电动机的单相接地保护 (11)

2.6 电动机的速断保护 (12)

2.7 电动机的过负荷保护 (13)

3 高压电动机微机综合保护整定计算方法 (14)

3.1 综合保护整定计算中必须考虑的特殊问题 (14)

3.2主要保护单元的整定方法 (17)

参考文献 (20)

1 绪论

大型电动机是电力系统等重要主产过程的关键辅助设备，由于保护技术落后，其烧损情况严重，对安全生产有着至关重要的影响。电动机的保护是属于机电工程领域的一个研究课题。电动机作为现代工业动力源的宠儿、机电一体化最完美的结合体，其保护问题长期困扰着继电保护专业人员和运行人员。据不完全统计，我国每年由于电动机过载、不平衡、短路、缺相、接地等故障引起严重损坏的恶性事故达数百起，直接经济损失上亿元。电动机内部故障的诊断与检测是实现电动机有效保护的关键问题，同时研究与开发一种性能优良的电动机智能保护装置将具有现实的意义。

自电动机出现以来，电动机保护经历了从以熔断器、接触器和热继电器构成的组合保护到微机式保护的发展历程。随着现代电子工业的发展，一批新颖的电子模拟式多功能保护应用而生。我国电子式保护是由晶体管型发展至集成电路型，其功能的设置基本满足低压电动机保护的要求，如过载保护、短路保护、断相保护和接地保护等，其原理大都是抽取三相电流经电压电流变换器取出电压信号，经整流滤波送至监幅电路。此种保护原理是实现一般保护的最简单方式，但由于其判据不清，动作特性与电动机热曲线不协调及选用材料不当等原因造成拒动或误动，给运行人员带来了很大麻烦。况且，严重的会烧毁电动机。近年来，出现了以电流幅值、零序电流和负序电流等做为判据的保护方式。在新形势下，对电动机的保护装置提出了具有测试、自控、故障诊断、受控、智能化自处理和联网等的要求。

1.1 电动机保护的发展状况

电动机故障诊断和保护技术的发展可划分为保护理论的发展和保护器的发展。

从时间上划分，电动机保护器的发展大致可划分为三代：

第一代是以传统的机电式继电器为主，包括：熔断器、热继电器、电动机保护用自动开关及双金属片式温度继电器等。

熔断器是最古老、最简单、最廉价的保护电器。它的主要缺点在于只适用于电动机的短路保护，而不能用于电动机的过载保护。

热继电器是利用电流流过热元件时的热效应引起双金属片弯曲使机构动作的。其优点是结构简单、价格低廉、使用方便、有较好的反时限特性。

电动机保护用自动开关是一种具有过载和短路保护等保护功能的电动机保护装置，一定程度上可取代熔断器和热继电器的组合。它最突出的特点是在进行短路保护时不会造成异步电动机的断相运行，并且分断后的停机时间短。

双金属片式温度继电器是一种埋置在电动机绕组中，直接反映电动机温度的保护装置。从理论上讲，温度保护是提高电动机可靠性最直接、最有效的方法，对任何原因造成的绕组温度过高均能实现有效的保护。因此，特别适用于由于通风不良、环境温度过高、起动次数过于频繁、变动或冲击性负载等原因引起的电动机过热保护。但是，由于其体积较大，安装工艺比较复杂，动作缓慢、返回时间长，不适合在小型电动机中使用。

第二代是采用电子元件和中小规模集成电路的电子式电动机保护器。它包括电子式电动机综合保护器及电子式温度继电器等等。电子式电动机保护装置是随着电子技术的迅速发展应运而生。

电子式电动机综合保护装置是由电子元器件组成，基本上无可动部件（故称静止型），不存在机械误差和磨损。因此，动作速度快、精度和灵敏度高，寿命较长，耐冲击和振动，整定简便。但仍存在着扩展功能不够灵活，保护特性不易改变，灵敏度及电流的整定范围受到硬件的限制和电动机运行状态的监控不够完善等一些缺陷。

电子式温度继电器是一种将温度传感器埋置于电机绕组内，借助于电子装置对电机绕组温度进行保护的一种电动机保护电器。温度传感器多采用温度系数大、灵敏度高、体积小和具有明显的开关特性正温度系数（PTC）热敏电阻。由于传感器安置在电动机内部温升较高的部位，直接反映电动机内部的温度。因此，从理论上讲，电子式温度继电器可以保护由各种原因引起的绕组温度过高的电机。另外，安装位置的复杂性（至今未见有绕组温度最高点的确切描述）、保护温度选择的不确定性和传感器维护的困难，使得其应用受到一定的限制[1]。

第三代是采用微处理器的智能型电动机保护器[2]。进入80年代以来，微电子技术的发展和应用对电动机保护在原理上的概念更新、装置上的结构变革、性能上的完善、功能上的扩展等方面起着强大的推动作用。微处理器技术进入电动机保护领域后，使基于微处理器的电动机保护装置具有了优异的保护特性、完善的功能扩展和智能化的监视与控制。进入20世纪90年代以来，由于微机通讯技术