300MW机组6kV电动机负序电流保护分析

1、    300mw机组6kv电动机负序电流保护分析    摘要：分析了电动机负序电流保护的情况，验证负序电流保护的逻辑正确性，为负序电流保护定值整定提供依据。关键词：继电保护;负序电流保护;动作分析。0 前言本文对300mw机组某6kv电动机负序电流保护动作情况进行分析，为负序电流保护整定计算提供依据。1 6kv电动机故障初步分析2016年9月2日02：19：15，某300mw机组b循环水泵跳闸。故障发生后，检查发现b、c相发生相间短路。结合录波文件分析，在短路80ms后，故障由相间短路发展至三相短路，电动机电流速断保护动作切除故障，属正确动作。2 循环

2、水泵保护装置动作情况分析2.1 主要保护配置循环水泵配置一台nep998a数字式电动机综合保护装置，主要由以下保护功能：电流速断保护：短路故障的主保护。过电流保护：过电流运行时的主保护。定时限负序过电流保护：两相短路的主保护。负序反时限过流保护：非全相运行时的主保护。堵转保护：机械卡涩时的主保护。过负荷保护：长期过负荷时发出告警信号。过热保护：不对称运行和过负荷运行的后备保护。低电压保护：三相低电压时的保护。2.2 动作情况分析根据录波图分析，故障30ms后，速断保护启动并动作，负序电流保护启动，但未動作出口。同时查询并联运行电动机保护事件记录，未发现负序电流保护启动信号。本文将从理论上分析负

3、序电流保护的动作行为。3 6kv电动机负序电流保护分析3.1 不对称短路序电流分布电力系统发生不对称故障后，会产生负序电流分量，本文仅分析两相短路时负序电流的分布情况，阐明电动机负序电流保护的原理。3.1.1故障点正序、负序电流幅值根据文献1，图1所示系统发生非接地相间短路时，故障点电流幅值如式1所示：式中：i1故障点正序电流幅值;i2故障点负序电流幅值;u系统额定相电压;z1故障点处综合正序阻抗，其值等于系统1正序阻抗与系统2正序阻抗的并联值，若系统2为无源负荷，则正序阻抗按无穷大计算;z2故障点处综合负序阻抗，其值等于系统1负序阻抗与系统2负序阻抗的并联值。3.1.2负序电流分布情况根据文

4、献2，负序电流分配满足下式：式中：i2s系统1侧负序电流幅值;i2m系统2侧负序电流幅值。3.1.3正序电流分布情况根据文献1，正序电流分布情况与短路点两侧电源电动势有关，如果系统2为负荷，则流向系统2侧的正序电流为零（忽略负荷电流），下文分析电动机机端相间短路时的电流分布情况。3.2电动机短路正序、负序电流现假设系统二为电动机，则其正序阻抗为z1m，其负序阻抗为z2m，根据文献3，其值满足以下关系：显然，分析过程中可认为系统侧正序阻抗与负序阻抗相等。如图2所示假设b、c发生相间故障，根据前文对负序电流分布进行分析。图2. 电力系统两相非接地故障电流示意图分析过程中，假设系统一侧正序阻抗z1s

5、阻抗与负序阻抗z2s相等。在上述假设条件下，考虑反馈电流（反馈电压按额定值）时，正序电流可由下式表示：在上述假设条件下，考虑反馈电流（反馈电压按额定值）时，负序电流分别如下式所示：很显然，电动机正序阻抗z1m远大于系统1正序阻抗z1s，假设z1s为z1m的n倍（0<n<1）。< p>根据前文分析可得到各阻抗之间关系，如下式所示：由上式很显然可知，发生相间非接地短路时，流向系统侧和电机侧序分量电流有明显的特征区别。可利用本特征，判断是区内故障还是区外故障，根据判断结果闭锁或者开放负序电流保护，保证保护动作的正确性。3.3保护逻辑根据图2，故障点位于ct与电动机之间时，对电

6、动机来讲是内部故障，其ct检测到的正序电流、负序电流为流向系统的电流;故障点位于ct与系统之间时，对电动机来讲是外部故障，其ct检测到的正序电流、负序电流为流向电动机的电流。上文计算流向电机的正序电流时，反馈电压是按额定电压计算的，事实上发生短路时反馈电压达不到1倍额定电压而且衰减速度很快，短路点流向电机的实际正序电流远小于计算值，故实际的i2m/i1m检测数值远大于1，i2s/i1s检测数值接近1。此循环水泵电机采用国电南自公司生产的psm692u电动机综合保护测控装置，可根据检测到的负序电流与正序电流的比值闭锁或者开放保护4，同时满足下列条件时，保护才启动：其中i2保护装置检测到得负序电流

7、;i1保护装置检测到得正序电流;iop.2负序电流保护整定值;t负序电流条件满足持续时间;top负序电流保护延时。3.4保护定值电机额定电流：ie=226（a）ct变比：250/5电机二次额定电流：ie=4.52（a）负序电流定值：iop=2.26（a）动作时限：top=0.2（s）3.5保护动作分析故障点在电动机接线柱处，很显然属于内部故障，ct检测到的正序电流、负序电流是流向系统的。由录波文件可知，三相短路故障前，故障相b相电流与故障相c相电流大小相等，相位相反。由录波文件可知，故障电流约70a，根据文献1易得正序、负序电流如下式所示：i1=i2=70/1.732=40.4（a）很显然负序

8、电流满足上述动作条件，但因电流速断保护时限较短，保护先动作，故障切除。为检验负序电流保护得正确性，退出电流速断保护，并把负序保护时限改为0s，利用继电保护校验装置重现故障电流，负序保护正确动作。4.结语本文重点分析了某300mw机组循环水泵电动机负序电流保护的原理、动作情况，得出以下结论：（1）、内部故障时，电动机保护检测到的负序电流分量小于正序电流分量，但接近正序电流分量;（2）、外部故障时，电动机保护检测到的负序电流分量明显大于正序电流分量。根据上述结论，可根据此特征闭锁或开放负序电流保护，可保证负序电流保护的选择性，减小保护延时，提高快速性。参考文献：1朱声石.高压电网继电保护原理与技术m.北京：中国电力出