高压电动机保护误动原因分析.doc

高压电动机保护误动原因分析 广东省湛江东兴石油企业有限公司 朱红云 邓全科 摘要：本文就10KV高压电动机纵联差动保护、过负荷误动作、自行起动等故障作出了原因分析 关键词：电动机继电保护计 某炼油厂的主风机是一台生产中最关键的设备，由一台异步电动机拖动。电动机型号为YKOS2500-2，主要参数为10kV、2500kW。继电保护设计装设了过负荷保护、纵联差动保护、低电压保护、接地保护、机组联锁保护等。在安装调试工作中曾出现差动保护误动作，过负荷误动作、自行起动等故障，下面分别分析介绍。1、控制保护原理 该机的实际接线，见图1（图中对实际图进行了简化，仅画出重要的有关部分）。 一次线路中断路器用ZN28-1000/10型手车型真空开关，安装在高压室，由现场操作工通过按钮SB1、SB2控制。 控制部分也安装在高压室，采用220V直流电源。 动作原理：按SB1，合闸线圈CL(H)得电，断路器合闸，按SB2跳闸线圈CL(F)得电，断路器分闸。指示灯H G既作分闸指示，又可监视合闸回路是否正常，HR既作合闸指示，又可监视分闸回路是否正常。K0是防跳继电器，防止合闸后有故障而按钮SB1未松开时重复合闸。CLK是小车式真空断路器本身的机械闭锁行程开关，防止在合闸位置摇出断路器小车。K2由安装在PT柜中的低电压继电器触点（已经过时间继电器延迟）控制，K3由主风机机组故障（如低油压）触点控制，均直接作用于跳闸。 差动保护KA5、KA6触头，通过继电器K出口跳闸，K两端并一个电阻起增大信号回路电流作用，保证电流信号继电器K4可靠动作，接地继电器触点K7通过连接片可以切换成信号或跳闸。 过负荷保护通过时间继电器KT实现带时限动作于跳闸。2、继电保护装置的调试及故障排除 继保装置在安装后的调试中曾出现差动、过负荷误动等故障，控制回路也出现电动机手动停机后又自动起动等故障，下面分别予以分析。2 .1、差动保护误动作 差动用保护电流互感器TA2a、TA2c、TA4a、TA4c均为LZX-10型，0.5级/D级，电流变比为400/5，D级是差动保护专用。其中TA4安装在电动机现场，TA2安装在高压控制室，两者相距240m。差动继电器动作电流整定值为2.7A。第一次起动时，差动迅速保护动作而跳闸。经过分析原因，认为电流互感器的极性接错的可能性较大，经查果然是极性问题，系装在现场（电动机基础小间）的电流互感 器TA4a二次极性接反，造成正常时差动继电器中存在电流流过动作。将其改为正确接线后，为了调试方便，确认电机没有异常后，取消差动保护，再次起动电机，电动机起动成功。但电机起动期间，“差动回路断线”信号还是不能复位，起动完后，又可以复位。差动断线电流继电器KA1的整定电流为0.5A。说明起动时回路有大于0.5A的差电流流过。而差动断线只发预告信号，不会使回路跳闸。此次起动是取消差动保护起动的，这样就不能满足电动机 保护要求。回路存在差电流是肯定的，这个差流从那里来？停机后经过仔细检查，确认实际接线完全符合设计要求极性也正确，将差动回路连接恢复，投入差动保护，再次起动，差动瞬间跳闸，这究竟是什么原因呢？从原理图上看没问题，安装接线方面的问题已排除，是不应该出现这种现象的。 经过进一步分析，问题的根本原因是电流互感 器二次负载阻抗 大小不平衡且都超过额定负载。 我们知道，LZX-10，400/5，D级电流互感 器的额定二次负荷在cos=0.8时，只有0.6，超出此范围就不准确。 这种互感器10%误差时的电流倍数曲线见图2 。 由图2可知，二次负荷只有在0.6以内，10%的误差时，电流倍数才有15倍。 高压室到现场电机的距离达240m。选用的控制电缆为2.5mm2的铜芯线，通过计算线路的电阻： R1=2L/S=20.01752402.5=3.36。 电流互感器二次线圈所串联的负荷有仪表、继电器的阻抗 、导线电阻以及接触电阻等阻抗 ，实测发现电阻已达4，从图2可以看出，10%误差时只允许4倍电流，而电动机的起动电流就有6倍。 电流互感器负荷超过铭牌规定的阻抗值较多，引起了保护误动作。这说明二次回路阻抗的大小很重要。我厂实际情况是电流互感器2TAa、TA2c与差动继电器KA5、KA6及KA1均装于高压室。TA2a、TA2c的二次到差动继电器的距离很短，只有3米左右。此回路电阻：R2=2L/S=20.017532.5=0.042。 此值只有R1的八十分之一大。电动机的额定电流为166A，起动电流为额定电流的6倍，则二次瞬时电流可达1666/80=12.45A。串入差动继电器的阻抗相差太大，流经差动继电器的电流差值也大，实测时发现达1A。故起动时，差动保护跳闸。为了解决这个问题，将本来在控制室的电流互感 器公共接地端改至现场电机基础小间内接地，使两条线路阻抗 基本平衡。再次起动，起动成功。 由于该方法加大了线路电阻，差流虽然减少，不发生误动，但因互感器误差较大。这只是为不影响生产而采取的临时措施，最好的办法还是在下次停产大检修时，更换现场到高压室的控制电缆，加大截面，将线路电阻降至规定值以内。2.2、过负荷保护误动作 在调试中，发现的另一个问题是电动机空载运行时，一切正常，当打开风门逐渐增加负荷至85%左右额定负荷时，电动机的“过负荷”保护动作跳闸。 检查过负荷用电流继电器的整定值，是设计给定的3A，没有发生变化，就是说，电流继电器中确定流过了3A以上的电流，相当于一次电流240A，而当时实际的负荷仅140A，为何会误动作？ 从图1中，我们知道，过负荷采用两相三继电器保护方式，KA2、KA3中流过的分别是A相、C相电流