浅议鲁口孜泵站主机组继电保护资料

1、浅议鲁口孜泵站主机组继电保护鲁 口孜泵站位于颍上 县鲁口镇境 内，设 计排 涝流量 38.40 m3/s， 是为了解决沿淮焦岗湖流域的排涝问题，由上级批准兴建的一座中 型排 涝 泵站 ， 站 内安 装 二台 64ZLB-85 半 调 节 立式 轴流泵 、 三 台 64ZLQ-85 型全调节立 式轴流泵 ，配套 TL-800/2150 同 步电动机 5 台，总 装机 4000kW， 主变一台 S7-5000/35/6.3， 于 2001 年 6 月 工 程竣工。针对鲁口孜站中主机设备在运行中可能出现的故障和不正常 状态，谈一谈其对应的继电保护问题。一、主电机故障和不正常工作状态大型泵站的保护系统

2、主要是大型同步电动机、水泵的运行故障 与不正常状态。作为传动设备的同步电动机能否安全运行，将直接 影响泵站的排涝和工程效益的正常发挥。同样，作为主体设备的水 泵若不能在正常的情况下运行，也会造成设备的损坏，增加泵站管 理维修费用。因而，泵站的继电保护是具有特点的系统保护。泵站 中的故障主要是指主机故障，一旦发生则无法保证机组继续运行。 泵站中的事故是指故障的不正常运行状态所引起的后果；如部分或 全部机组被迫停止运行、造成设备的破坏或给设备造成损坏、留下 暗伤缩短设备使用寿命，或发生人身的伤亡等。为了保证大型泵站 的 安 全 运 行 、 防 止 事 故 发 生 ，在 运 行 中 一 旦 发 生

3、某 台 设 备 事 故 ， 必 须尽快地将它脱离电源，退出运行，以确保其它机组或设备的正常 运行。缩小事故范围，防止设备事故的扩大，减轻设备本身的损坏 程度，便于修复。（一）同步电动机的故障类型1、定 子 绕 组 的 相 间 短 路 ：由 于 相 间 短 路（ 视 其 短 路 点 的 位 置 ） 往往短路电流很大，故它是电动机最危险的故障。短路电流及其产 生的电弧，不但会破坏绝缘，而且会烧坏铁芯和绕组，甚至可能引 起火灾。2 、 定 子 绕 组 一 相 绝 缘 破 坏 引 起 单 相 接 地 ： 这 种 故 障 主 要 是 自 身绕组老化绝缘损坏，使导体与机壳相“碰”而产生的。单相接地 危 害

4、 性 的 大 小 由 电 机 与 之 联 接 的 电 网 对 地 电 容 电 流 大 小 有 关 。通 常 6KV 电 压 等 级 的 泵 站 中 性 点 采 取 不 接 地 方 式 ， 由 于 输 电 线 路 较 短 ， 其 电 容 电 流 一 般 小 于 5A， 这 对 电 动 机 没 有 直 接 危 害 。 如 果 单 相 接 地 电 流 达 到 10A 以 上 时 ，可 能 引 起 电 弧 和 烧 坏 铁 芯 ，甚 至 引 发 相 间 短路，给修理工作造成很大困难。4、 转 子 绕 组 的 一 点 接 地 或 两 点 接 地 短 路 ： 当 为 一 点 接 地 时 ， 没有电流通过接地

5、点，故对运行不会有危害，若另一点又接地，则 造成短路，可能使转子绕组和铁芯烧坏，且由于转子磁通对称性被破坏，将引起强烈的机械振动，这对凸极式同步电动机极有危害。（二）电动机运行中不正常原因1 、转 子 回 路 失 去 励 磁 电 流（ 简 称 零 励 磁 ）。由 于 励 磁 系 统 故 障 ， 使同 步 电动 机 励 磁 电 流消 失 ，称 为 零励 磁 。零 励 磁 使电 动 机同 步 运 行转变为异步运行，异步运行需要从电力系统中吸收大量无功功 率，以致引起机端母线电压下降，定子电流增加造成电机过热，威 胁其他机组安全运行。不仅如此，异步运行还会使电机起动绕组发 热，严重时烧坏转子绕组，使

6、起动绕组端环脱节等。2、同 步 电 动机 失 步 运 行 。同 步 电动 机 失 步 的 原因 是 多方 面 的 ， 有励磁装置的控制触发系统和主电路故障等原因；也有转子回路断 线原因，在机组负载运行时，励磁电流大幅度下降的欠励失步（即 带 励 失 步）、 还 有 在 起 动 时投 励 过 早 （ 称 为 早 励 ） 等 使 机 组 不 能 正 常运行，轻则给电机造成暗伤，重则直接损坏电机。3 、 泵 站 外 部 短 路 ， 电 力 系 统 不 对 称 或 非 全 相 （ 非 同 期 合 闸 ） 情况下的运行以及系统振荡而引起过电流。4、 电 力 系 统 内部 过 电 压， 是 最难 预 防，

7、 也 是威 胁 大 的故 障 之 一。它有操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压。过电压值一 般为相电压的2. 53. 5倍。过电压会引起电动机绝缘击穿，造成短 路的 发 生， 还 可 能 出 现其 他 异常 现 象 。5、 电 机 过 负 荷。 由 于 某种 原 因， 电 力系 统 电 压 下 降 ， 扬 程 增 加或机组异常状态（如摆度过大、严重气蚀等）下运行引起的电机 电流增加，长期过负荷运行电机温升过高，使电机绝缘加速老化， 缩短寿命，甚至引起电机内部故障。（三）电机、水泵机械故障类型1 、 电 机 推 力 、 导 轴 瓦 温 度 过 高 。2 、 水 泵 导 轴 瓦 温 度 过 高

8、， 橡 胶 轴 承 润 滑 水 中 断 。3、水 泵 运行 振 动 过 大 ，电 流 大幅 度 摆 动， 可 能是 叶 片淹 没 深 度过小或流道进水条件不好、或水泵汽气蚀严重、或水泵轴瓦间隙 过大，摆度过大、叶片擦壳等原因。4 、 全 调 节 水 泵 调 节 器 油 位 下 降 ， 调 节 器 铜 套 烧 坏 。（四）电机、水泵运行不正常原因1、电机、水泵轴瓦温度过高，可能是安装质量差或油盆冷却 水中 断 ,油 位过 低 ，润 滑 油油 质 变劣 等 。轴 瓦温 度 过 高会 引 起 轴 瓦 烧 毁，甚至导致主轴或镜板磨损。2、油位下降、气、水系统压力下降，可能是管路无地堵塞、 漏油等原因，

9、也或者是油、气、水附属设施故障。二、鲁口孜泵站的主机继电保护设置1、电 动机 电 流 速 断 保 护 ：目前 ，大型 泵 站单 机 容量 在 800KW 以下，都以电流速断保护作为电动机定子绕组相间短路的主保护。 保护 范 围要 求 ，在 电 动机 内 部 以 及 电动 机 与断 路 器 之间 连 接 电 缆 上 发生 短 路故 障 时 ，保 护装 置 均能 动 作；鲁 口孜 站 采用 DL-21 型 电 流 继电器作为电流速断保护，按躲过电动机起动电流或外部三相短路 时电 机 输出 的 超 瞬 变 电流 来 整定 。 电 流继 电 器 动 作 电流 为 32A。 继 电器反时限触点作用于该机

10、组断路器跳闸，电动机电流速断保护接 线采用不完全星形接线方式。2、 低 电 压 保 护 ： 泵 站 运 行 工 况 ， 为 防 止 水 锤 对 水 泵 的 作 用 ， 泵站机组是不允许自起动的，一般大型泵站都设有低电压保护。当 电网发生故障引起电压大幅度降低，或电源完全消失，即使电压能 恢复，机组也应立即停机。集中动作的低电压保护装置应满足以下 基本要求：当电压互感器一次侧一相及两相断路或二次发生各种断 线故障时，保护装置不应误动作，并应发出断线故障信号。但在电 压断线故障期间，当母线电压下降到整定值时，保护装置应能可靠 地 动 作 。 鲁 口 孜 站 所 有 同 步 电 机 采 用 一 套

11、DJ-100 型 低 电 压 保 护 装 置 ， 保 护 装 置 动 作 电 压 为 80V， 可 动 作 于 总 真 空 断 路 器 跳 闸 。3 、 电 动 机 单 相 接 地 保 护 ： 是 用 来 保 护 电 动 机 定 子 绕 组 及 其 引 出线接地故障的保护。为了反映电动机单相接地故障，当接地电流 大 于 5A 时 ， 应 设 单 相 接 地 保 护 ； 鲁 口 孜 站 属 于 小 接 地 电 流 ， 电 网 中 发 生 单 相 接 地 时 ， 故 障 电 流 一 般 不 大 ， 单 相 接 地 电 容 电 流 小 于 5 安 时 ， 允 许 机 组 运 行 2 小 时 。采 用

12、 交 流 电 压 监 察 装 置 来 代 替 单 相 接 地保护。4 、 过 负 荷 保 护 ： 为 了 反 映 机 组 过 负 荷 引 起 的 电 机 过 电 流 ， 电 机 装 设 过 负 荷 保 护 ； 鲁 口 孜 站 采 用 DL-21C 型 电 流 继 电 器 作 为 主 电 机 过 电 流 保 护 ， 电 流 继 电 器 动 作 电 流 为 4A， 延 时 时 间 继 电 器 选 用 BS-7 型 ，延 时 时 间 在 现 场 整 定 ，应 大 于 电 机 起 动 时 间 ，鲁 口 孜 站 整 定延时时间为9S。对于同步电动机带两阶段时限：第一阶段动作于 信号；第二阶段动作于断路器

13、。5、过电压保护：为了反映机组过电压状态下运行，根据配电 装置过电压保护技术要求，在一次设备上采取了防止过电压设施。6 、 同 步 电 动 机 失 磁 保 护 ： 同 步 电 动 机 失 磁 是 指 同 步 电 动 机 在 运行过程中，励磁电流大幅度降低，或完全消失时的不正常状态。 为了反映转子失去励磁电流，鲁口孜泵站采用可控硅整流装置。构 成失磁保护装置（有些泵站称为零励磁保护装置）当励磁回路电流 降低到某一数值时，电流继电器释放返回动作于该机组断路器跳 闸，并发出指示信号和音响信号。7 、 同 步 电 动 机 失 步 保 护 ： 同 步 电 动 机 失 步 后 ， 电 动 机 定 子 绕

14、组中 流 过脉 冲 电流 ， 其脉 冲 电 流最 大 有效 值 通常 比 额 定电 流 大 2.5 倍左右，但它的最小值则比额定电流小，鲁口孜泵站采用失步后带 载再整步，即正常运行中的同步电机，经装置检测、判断，确认已 失步 后 ，立 即 动作 于 灭磁 异步 驱 动 带 载再 整 步。 如 果 带 载 再 整 步不 成 功，装 置中 特 设后 备 保 护 环 节， 后 备保 护 动 作时 间 应大 于 同 步电 机 启动 时 间 ， 该 站定 为 10S， 动作 于 该机 组 断路 器 跳闸 。8、 转 子 两 点 接 地保 护 ：鲁 口 孜站 同 步电 动 机 采用 可 控 硅 整 流 装

15、置，可利用快速熔断器保护转子两点接地短路。保护的工作原理 是当同步电动机转子回路发生两点接地故障时，故障的两点之间将 短接转子绕组的一部分，严重时会造成切除几个磁极，使转子回路 内的阻抗减小，短路电流增大；当短路电流超过可控硅励磁装置快 熔电流时，快熔熔断，装设在快熔上的微动开关断开，切断装置内 电源磁力起动器控制电源，使可控硅装置停止工作，并通过保护装 置的延时动作，使该机组断路器跳闸。对于采用直流继电器动作， 经延时作用于该机组断路器跳闸，并发出信号。过流继电器的整定 按该机组转子额定励磁电流整定。9 、 为 了 反 映 电 机 和 水 泵 机 械 系 统 故 障 分 别 设 有 ：（ 1 ） 橡 胶 轴 承 润 滑 冷 却 水 中 断 ， 通 过 示 流 继 电 器 接 点 输 出 ，