发电厂高压电动机断相保护浅探.doc

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1、发电厂高压电动机断相保护浅探长沙理工大电气成套设备厂：刘飞生摘要分析了在高压电动机外部系统两相短路及电动机内部断相时流过电机的负序电流，目前配置的高压电动机保护大多数情况下不能保护电机断相故障。因此提出了用负序电流保护作电动机断相保护的新观点，提出了电动机负序电流保护的整定原则。关键词高压电动机负序电流保护整定原则1　装设高压电动机断相保护的必要性通过对某电厂近两年来45台6KV、功率为220-2000KW的高压电动机故障情况进行统计、分类（见表1），来分析高压电动机负序电流保护存在的问题。表1高压电动机故障分类统计表分类定子线圈转子鼠轮条轴承其它电缆馈线合计故障台次211111345

2、0占总次数%42222268100在21台次定线圈故障中，线圈端部联线或跳线烧断占19次，线圈在铁芯部位的绝缘损坏直接引起相间短路的只有2次，可见线圈端部引线故障率相当高。在19次断相故障中，有3次发展为相间短路保护动作跳闸，其余16次保护均未动作，靠运行人员发现电机放炮起火后，手动拉开开关，此时电机损害已相当严重。这16次保护没有动作是由于目前设计电厂高压电动机保护的一般配置为：2MW以下的电机只装设定时限过流和速断，2MW及以上的配差动和反时限过流保护。而电动机断相故障一般是在起动时发生，这时差动保护流过不平衡电流，不可能动作，电流速断按躲过电动机的起动电流整定，断相时起动电流只有

3、正常起动电流的0.866倍（见后面的分析），也不会动作，而反时限过电流保护也要躲过电动机的起动特性，断线情况下轻载起动时也不会动作，因为起动后的电流只有电机正常空载电流的倍（见后面分析），这就使得电机在单相断线时没有保护及时动作，造成故障扩大，通过分析计算表明负序电流保护对这类断相故障反应比较灵敏，所以大型高压电动机配置负序电流保护很有必要。下面就这一问题进行分析。2　怎样的电动机负序电流保护特性更合适2.1负序电流的产生及对电动机的作用电动机中产生负序电流不外乎两个因素，一是电机本身的参数不对称，一是所接的电网参数不对称。2.1.1外部参数不对称。在外部系统不对称故障时产生的负序电压

4、在电动机中引起的负序电流随故障点的不同有很大的区别。对于单元机组，当故障发生在主变高压侧以外时，高压厂用电母线的负序电压很小，而且系统切除故障的时间不会很长，对厂用电动机的运行不会造成什么影响。从负序电流对电动机的作用来说，系统的负序电流不会在电动机中引起高次谐波，由于转子对称，只产生负序转矩，使电动机的定转子电流增大，而对发电机的影响则不同，因为系统负序电流会在发电机中引起一系列的高次谐波使转子发热，损坏发电机转子，这是发电机与电动机对负序电流的反应不同。所以，发电机负序电流保护以转子发热条件为依据，采用反时限特性有必要，而对电动机未必可取。当发电机出口附近不对称短时，发电机变压器保

5、护一般能在很短的时间切除故障，也不会对电动机造成很大的危害。以上两种情况下，负序电流存在时间都不会太长，电动机的负序保护采用电流反时限没有意义，这种情况下并不要求电动机负序电流保护动动作。在电动机高压母线上或靠母线很近的其它动机线路上发生两相短路时，在非故障的电动机回路会产生较大的负序电流。设BC两相短路，故障点在母线上，为简要地说明问题，忽略高压厂用电源的系统阻抗，则此时母线处的各相电压为：把它分解为序电压式中、、为电源电动势。由于电动机的暂态过程一般很短（ms级），在这个过程中可以忽略电动机铁芯的饱和，利用迭加原理分别作出正序及负序等值电路如图1。由等值电路求得：正序电流：负序电流

6、：由于电动机的机械贯性，故障开始一段时间内，电动内的转速下降不多，转差率没有明显的变化，s=0，在负序网络中，由于所以Z0支路可以略去，考虑到。则式中Zac—电动机的短路阻抗；—电动机的起动电流Zsc—Z+r’2+jx’2所以，此时流入电动机的负序电流比正序电流大，接近电动机正常起动电流的一半。在这种情况下，非故障回路上的电动机速断保护按躲速起动电流整定，不全动作。但按反时限原则整定的负序电流保护，如特性整定得不高，也可能会速动出口，造成误动；如果整定得过高，对断相故障又没有发生故障的电动机回路负序电流保护动作，以便备用电源自投后或故障的支路切除后，非故障电动机能不停地运行，保证机炉继

7、续运行。上面的分析中，忽略了电源的内阻抗，实际上，由于电源内阻的影响，作用于电动机的负序电压小于正序电压，实际的负序电流比上式要小，但仍是相当大的。综上所述，在外部参数不对称时，时间不会太长，不会对电动机本身造成很大的危害，一般不要求电动机的负序电流保护动作。2.1.2内部参数不对称。可能造成电动机的内部参数不对称的故障有：定子线圈相间短路，定子线圈匝间短路，定子线圈断线，转子断条，转子绕组匝间或相间短路。从运行的经验看定子匝间短路很少发生，定