电动机保护培训

• 电动机过热保护通过设置了一个模拟电动机发热的 模型来实现，综合计及了电动机正序电流和负序电 流的热效应，引入了反映上述发热效应的“等效电 流”Ieq，其表达式为：
2 I eq K1* I12 K 2 * I 22
• 式中 K1=0.5，防止电动机正常起动中保护误动； 在整定的起动时间Tqd以后,K1=1.0 • K2 = 3～10，一般可取为6。
电流测量精度：0.2级
功率测量精度：0.5级 • 开关事故分合次数统计及事件SOE等；来自 11、通讯功能通讯功能
通讯接口
– RS485接口 – LonWork网络 – WorldFip网络 – 以太网
通讯协议
– IEC60870-5-103，与ECS通讯 – ModBus，与DCS通讯
通讯功能
装置对时
• II段（过流保护）在电动机起动完毕后自动投入，过 流II段应能躲过电动机自起动和区外出口故障时电动
机最大反馈电流。
过流保护整定
电流速断保护（过流I段）按躲过电动机最大起动电流 的原则整定 ，电动机起动电流一般在6～8倍的额定电 流。
I oph Krel K st I e
式中 K rel 可靠系数取1.5；
• 低电压保护有时配置在PT综合保护装置中。
低电压保护整定
电动机分类 电压整定值（额定电压的百分数）
高压电动机
低压电动机
Ⅰ类电动机
45～50
40～45
Ⅱ、Ⅲ类电动机 65～70
60～70
10、测控功能
测控功能
• 遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信； • 正常断路器遥控分合； • P、Q、IA、IC、COSф等模拟量的遥测；
差动，高值比率差动仍然正常工作；
• 电动机启动过程中，发生故障，判别差流波形，开放 比率差动，灵敏度不受影响。
比率差动整定
• 差动起动电流按躲过电动机正常运行时差动回路最大 不平衡差流整定 ，一般情况下取0.2～0.4In • 比率制动系数按躲过电动机最大起动电流下差动回路 不平衡电流整定，一般在0.3～0.4间。比率差动保护 一般要求灵敏度大于２
• Ip为电流基准值，取负序过流Ⅱ段定值I2zd2； tp为时间常数，取负序过流Ⅱ段时间定值 T2zd2，范围为0～1S。
反时限特性
一般反时限特 性曲线
反时限特性
非常反时限特 性曲线
反时限特性
极端反时限特 性曲线
5、堵转保护
堵转保护
电动机起动过程中或运行中发生堵转，电动机电流 急剧增大，容易烧毁电动机，因此设置堵转保护。 堵转保护作用于跳闸。 （1）当不引入转速开关触点的堵转保护时，在电动 机起动结束后自动投入。在起动过程中发生堵转， 由起动时间过长保护起堵转保护作用。
定子绕组匝间短路故障；
•
• •
定子绕组单相接地故障（包括供电电缆的单相接地 故障）；
异步电动机起动时间过长； 电动机运行过程中三相电流不平衡或运行过程中发 生一相断线；
电动机故障情况分析
• 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； • 供电给电动机的电压过低或过高； • 运行中电动机轴承温度过高以及转子鼠笼断条等；
水泵可取45min，一般情况下散热时间常数是发热时间 常数的4倍。
在需要电动机紧急启动的情况下，可通过热复归
清除热积累。
过热、堵转、过流保护整定的相互配合
7、过负荷保护
过负荷保护
• 过负荷保护反应定子电流的大小，可以反映电动机过 负荷、启动时间过长、堵转等工况； • 过负荷保护一般动作于信号，也可选择跳闸；
电动机保护培训
二○○五年九月
1、概述
电动机保护概述
电动机保护的发展主要经历了以下几个阶段：
①以熔断器、接触器和热继电器构成的保护 ②由晶体管型发展至集成电路型的电子式保护
③采用了微机技术的微机电动机保护
电动机故障情况分析
电动机故障和异常运行状态主要有：
•
•
定子绕组相间短路故障（包括供电电缆的相间短路 故障）；
t I / Ie 1.05
2

2

求出一组τ后取较小的值作为HEAT。
过热保护整定
（2）根据下式来得到HEAT。


e K 2 0
Tqd
式中，为电动机的额定温升，K为启动电流倍数，为电动 机的启动时的温升，为电动机启动时间Tqd（定值）。
过热保护整定
散热时间常数可单独整定，一般取30min，电动给
相电流比率制动原理。
9、低电压保护
低电压保护
当供电电压降低或供电短时中断后，为防止电动 机自起动时使供电电压进一步降低，以致造成重要电 动机自起动困难，所以在一些次要电动机或不需要自 起动的电动机上装设低电压保护，保护动作后跳开电 动机。
低电压保护
• 低电压保护一般设两段： （1）I段动作电压为65~70%Un，延时0.5s； （2）II段动作电压为45~50%Un，延时6~9s • 吸风机不装设低电压保护
过热保护
• 保护动作方程1：
[(
I eq Ie
) 1.05 ] * t
2 2
• 式中 τ：电动机热积累定值，即发热时间常数
过热保护整定
发热时间常数HEAT由电动机厂家提供，如果厂家没有
提供，可考虑按下述方法整定：
（1） 如果厂家提供了电动机的热限曲线或一组过负 荷能力的数字，则可根据式
失效，仍会导致差动误动。
电动机纵差动保护
双比率差动保护原理
差流Id 速断动作区 Isdzd 高值差动 比率差动 Kbl 制动区 Icdqd Ie
电动机启动 差流变化轨迹
制动电流Ir
差动保护
双比率差动保护工作原理
• 正常运行时，两套比率差动同时工作； • 电动机启动时，出现差流，判别差流波形，闭锁比率
电动机自起动过程分析
某高压电动机额定电流4.1A
电动机起动过程分析
机端CT电流波形分析(CT未饱和)
电动机起动过程分析
中性点CT电流波形分析（CT饱和)
电动机起动过程分析
差流波形分析（中性点侧CT饱和）
电动机启动过程分析
从电动机启动时录波图分析可知： （1）差动不平衡电流较大，最大可以接近启动电流； （2）不平衡差流是变化的，峰值变化时大时小； （3）差流表现为：波形畸变、谐波含量高；
• 对同步电动机来说，还有失步、失磁故障以及非同步 冲击等。
电动机故障情况分析
故障形式主要在绕组损坏和轴承损坏两方面
造成绕组损坏的主要原因有：
• (1)由于电源电压太低使得电动机不能顺利启动，或者短时间 内重复启动，使得电动机因长时间的大启动电流而过热。
• (2)长期受电、热、机械或化学作用，使绕组绝缘老化和损坏， 形成相间或对地短路。
实际情况：
－电动机差动TA尽管同型，但两侧电缆长度差别很大，中性点侧电缆 最长达到１km，且有时TA不是真正同型TA；
－电动机启动时电流倍数尽管小，但在启动时间较长及非周期分量的 影响下，TA特性变差； 结果，导致TA暂态不一致或TA饱和，不平衡差流增大，差动保护屡有 误动发生；
电动机起动过程分析
• (3)因机械故障造成电动机转子堵转。 • (4)三相电源电压不平衡或波动太大，或者电动机断相运行。 • (5)冷却系统故障或环境温度过高。
电动机故障情况分析
造成电动机轴承损坏的原因主要是:
• (1)机械负荷过大或振动太大。
• (2)使用润滑剂不合适、缺少润滑油甚至无油。 • (3)环境恶劣，如多尘、腐蚀性气体等。 • (4)绕组温度过高，热量传至轴承，致使轴承烧损
匝间短路、供电电压较大不平衡时的保护
• 两段负序过流保护 • 可选择使用一般、非常、极端反时限特性。
负序过流保护整定
两段式负序电流： • 负序过流Ⅰ段定值I2zd1的推荐整定范围为0.6～ 1.2Ie（Ie为电动机额定电流），典型地I2zd1取Ie比 较合适。
• 负序过流Ⅱ段作为灵敏的不平衡电流保护，躲开正常 运行的最大负序电流，典型地I2zd2取0.35Ie比较合 适。
差动速断整定
• 差动速断定值按躲过电动机起动瞬间最大不平衡电流 条件整定。 • 电动机差动速断推荐整定范围为3～6Ie，建议整定4Ie， 对于一侧电缆非常长的情况，建议整为6Ie；
• 要求电动机机端两相短路时灵敏系数大于1.2
3、过流（速断）保护
过流保护
过流保护一般分两段：
• I段（速断保护）要求能躲过起动电流；
K st 为起动电流倍数
过流保护整定
过流Ⅱ段保护整定： • 当采用FC回路时只需考虑躲过电动机自起动电流 ，可 靠系数取1.3；电动机自起动系数，一般为5，整定为 6.5倍的额定电流。 • 当采用真空断路器时则需考虑躲过电动机自起动电流
的同时，还需考虑躲过区外出口故障时最大反馈电流。 一般整为7.8倍的额定电流。
(I / I P ) 1
• 非常反时限特性： • 极端反时限特性：
t
t
13.5 tP (I / I P ) 1
80 tP 2 (I / I P ) 1
负序反时限
• 一般情况下，电动机保护常采用标准反时限 特性方程中的极端反时限特性方程(extreme IDMT)：
80 t tp 2 (I I p ) 1
采用软件对时和硬件对时相结合的方式，以确保证全厂 所有综合保护测控装置的时钟相对误差在1ms以内，为事故 分析带来极大方便。
–脉冲空接点对时，与软件对时配合 –485差分对时，与软件对时配合 –IRIG_B对时
录波功能
• 录波功能有助于提高电动机的稳定可靠运行水
平。分析电动机的启动波形和故障波形，对于