高压电动机保护原理及配置

高压电动机保护基础知识姓名：张文伟

2024年02月课程目标知识目标：掌握高压电动机保护基础知识技能目标：能够准确判断高压电动机保护原理及时处理电气故障目录01电动机的概述02电动机工作原理03电动机常见故障及状态04高压电动机保护类型01电动机的概述电机概述电机——实现机械能与电能的相互转换。发电机——将机械能转换为电能。电动机——将电能转换为机械能。

电动机电机发电机直流电动机

交流电动机直流发电机交流发电机同步电动机异步电动机（三相和单相）（三相和单相）（笼型和绕线型）

动力电机电机控制电机:以高效率的能量转换为目的。:以高灵敏度、高准确度的信号转换和传递为主要目的。02电动机工作原理电动机工作原理电动机：是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。笼型异步电动机外形※

部分额定值：UN400V~690VfN50/60HzPN200kW~2300kW2p2~8※部分额定值：UN690V，2kV~11kVfN50/60HzPN200kW~3000kW2p2~12机座和端盖机座是电动机的支架，通常用铸铁或铸钢制成机座定子接线盒U1V1

W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2星形(Y)联结U1V1W1W2U2V2三角形(△)联结交流电动机工作原理03电动机常见故障及状态定子绕组相间短路定子绕组匝间短路定子绕组单相接地异步电动机起动时间过长电动机运行过程中三相不平衡运行过程中电动机发生堵转电动机机械过负荷，供电电压降低和频率降低引起异步电动机过负荷电动机供给电压过低和过高投入运行时异步电动机相序错误，运行过程中电动机轴承温度过高以及转子鼠笼断条对同步电动机来说，还有失步，失磁故障04高压电动机保护类型电流纵差动保护电流速断保护负序电流保护(不平衡保护)接地保护（零序电流保护）过热保护（温度保护）过负荷保护启动时间过长保护低电压保护过电压保护堵转保护电流纵差动保护用于定子绕组及引出线相间短路的保护。1.动作判据动作量：IOP=|Ia+Ia’|；A相和C相制动量：Ires=1/2*|Ia-Ia’|；A相和C相用比率制动特性，如图5-9、102.定值整定最小动作电流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA（

0.2—0.4）

系数(1.5*1*0.5or1.0*0.1)3．制动系数 躲最大启动电流时的不平衡

Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA)(Krel取1.3--1.5；一般S为0.3—0.4)4．灵敏度校验

Id=Ik.min/nTA Ires=1/2*Ik.min 由Ires求对应Iop Ksen=Id/Iop>=2差动电流速断保护取3—8倍额定电流电动机纵差保护注意事项由于保护装置在开关柜上，造成TA二次电缆长度相差比较大，特别电动机离开关柜较远时更加严重，这就造成不平衡电流显著增大的现象，甚至中性点出现饱和。要特别注意TA二次侧阻抗不匹配的问题。如无法解决二次不匹配问题，则要采用提高定值来躲过启动时的误动，此时我们可适当提高比率制动斜率而不宜采用提高最小动作电流的措施。电流速断保护1．动作判据

Imax≥Iset.H高定值,启动前投入

Imax≥Iset.L低定值,启动后投入

t≥tset保护延时

Imax:A相C相取大者(或正序电流)2．保护定值高定值躲过最大启动电流整定Iset.H=Krel*Kst*IN/nTA（系数1.5*实测or取7）低定值躲过自启动电流和躲过区外短路时电动机最大反馈电流整定

Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系数1.3*6)时限当电动机用断路器出口时，动作时间取0s当电动机用F-C做出口时,取0.3秒,额定电流较大时取0.4s。此时Krel可取1.1。3.电动机启动时间用实测启动时间乘1.2倍,一般电机可取10s。用其判断何时启动结束。电动机起动时间经验值循环水泵，电动给水泵，送风机，吸风机，磨煤机一般取20s其它启动较快的取10s负序电流保护(不平衡保护)

负序保护用于作为匝间短路,断相,相序反,电源不平衡及不对称短路的后备保护，转子开焊以及不对称过负荷等。1.动作判据I2≥I2.set

(I2*2–K22)*t≥At≥t2.min及t≤t2.maxA：负序热值；K2=I2.set/IN2．负序保护定值启动值I2.set按躲过正常运行时允许的负序电流整定取I2.set=(0.3～0.4)IN负序最长延时t2.max按电机能够承受的最长时限整定，一般取20秒，负序最短延时t2.min外部短路闭锁时取(0.7--1.1)+0.4=1.1—1.9s一般用反时限特性，如图5-193．负序热值ＡＡ＝K2t*(Iq/I2.set)K2t=0.006～0.01；K2t的选取应使Ａ>0.2秒负序电流保护注意事项当装有反时限时，电动机采用熔断器时，电动机动作时间必须大于熔断器熔断时间。否则不宜采用反时限保护。过热保护任何原因引起的正序电流增大，出现负序电流都会引起电动机过热。保护设有告警，跳闸，禁止再启动。1.动作判据

(Ieq*2-1.052)t≥τ等效电流Ieq*2=(k1*I12+k2*I22)/I2N2 其中k1=1；k2=3～10(可取6)；τ:过热时间常数热积累达到70%时发过热告警信号;热积累达到100%时发过热跳闸命令2.过热热值

发热时间常数τ应由电动机制造厂提供也可由制造厂提供的电动机过负荷能力数据进行估算 如在X倍过负荷时允许运行t秒，则可得τ==(X2-1.052)t

若有若干组过负荷能力数据，则取算出的值中τ最小者。当厂家无提供时，可取8—9分钟3.散热时间常数，可取32-36分钟，一般取4倍发热常数。电动给水泵可取45分钟。过热告警系数，一般取70%-80%的过热跳闸值过热闭锁跳闸系数，一般取50%。注意事项:正确计算电动机的额定电流，否则造成实际电流大于计算电流引起热积累误跳。过负荷保护启动值躲正常运行负荷

Il.set=Krel*Iloa.max(Krel=1.15—1.2)或Il.set=(1.3—1.5)I2NIop=Krel/Kr*In

在启动结束后投入(也可以提前投入),动作时间取1.2tst.max,发信号。

启动时间过长保护电动机起动时间过长会造成电机过热

tm≥tst.set 允许最长启动时间1.2*tst.max

三相电流从0突变判别为启动。从启动电流达到10%开始到电流过峰值后下降到112%IN测得的时间为tm。启动过长保护在启动完毕后自动退出。低电压保护防止电机自启动,对次要电机或不要自启动的电机装设。 三个线电压均低于定值且要用低电流闭锁,TV断线和开关跳闸闭锁 定值：I段Uset.L=(65－70)%UN

动作时间取0.5sII段取45-50%Un动作时间取9-10s过电压保护过电压保护动作电压Uop=1.3UnT=2s电动机堵转保护电动机在启动过程和运行过程中发生堵转，电流增大，容易烧毁电机，所以设置堵转保护，作用于跳闸。分两类

1不引入开关触点时在电动机起动结束后投入，如果