保护

4.5 3~10 KV电动机的保护4.5.1 设计规范对保护置要求（1）对电压为3KV及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：1）定子绕组相间短路；2）定子绕组单相接地；3）定子绕组过负荷；4）定子绕组低电压；5）同步电动机失步；6）同步电动机失磁；7）同步电动机出现非同步冲击电流。

（2）对电动机绕组及引出线的相间短路，装设相应的保护装置，应符合下列规定：1）2MW以下的电动机，宜采用电流速断保护，保护装置宜采用两相式。

2）2MW及以上的电动机，或电流速断保护灵敏系数不符合要求的2MW以下电动机，应装设纵联差动保护。

3）保护装置应动作于跳闸。

对于具有自动灭磁装置的同步电动机，保护装置尚应动作于灭磁。

（3）对单相接的故障，当接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护；当接地电流小于5A时可装设接地检测装置。

单相接地电流为10A及以上时保护装置动作于跳闸；单相接地电流为10A以下时，保护装置可动作于跳闸或信号。

（4）对电动机的过负荷应装设过负荷保护，并应符合下列规定：1）生产过程中易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护。

保护装置应根据负荷特性，带时限作用于信号或跳闸。

2）起动或自起动困难、需要防止起动或自起动时间过长的电动机，应装设过负荷保护，保护装置应动作于跳闸。

（5）对母线电压短时降低或中断，应装设电动机低电压保护，并应符合下列规定：1）当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，需要断开的次要电动机和有备用自动投入机械的电动机，应装设低电压保护。

2）根据生产过程不允许或不需要自起动的电动机，应装设低电压保护3）在电源电压长时间消失后须从电力网中自动断开的电动机，应装设低电压保护。

4）保护装置应动作于跳闸。

（6）对同步电动机失步，应装设失步保护。

失步保护带时限动作，对于重要电动机，动作于再同步控制回路；不能再同步或根据生产过程不需要再同步的电动机，应动作于跳闸。

（7）对同步电动机失磁可引起母线电压严重降低，易装设专用失磁保护。

失磁保护应带时限动作于跳闸。

（8）2MW及以上以及不允许非同步冲击的同步电动机，应装设防止电源短时中断在恢复时造成非同步冲击的保护。

保护装置应确定保在电源恢复前动作。

重要电动机的保护装置，应作用于再同步控制回路；不能再同步或根据生产过程不需要再同步的电动机，保护装置应动作于跳闸。

4.5.2 保护配置3~10kV电动机的继电保护配置见表4—17表4—17 3~10KV电动机的继电保护配置电动机容量（KW）保护装置名称电流速断保护纵联差动保护过负荷保护单相接地保护低电压保护失步保护①防止非同步冲击的断电失步保护②异步电动机<2000 装设当电流速断保护不能满足灵敏性要求时装设生产过程中易发生过负荷时或起动、自起动条件严重时应装设单相接地电流>5A时装设，≥10A时一般动作于跳闸,5~10A时可动作于跳闸或信号根据需要装设异步电动≥2000装设同步电动机<2000 装设当电流速断保护不能满足灵敏性要求时装设装设根据需要装设同步电动机≥2000装设①下列电动机可以利用反应定子回路的过负荷保护兼作失步保护：短路比在0.8及以上且负荷平稳的同步电动机，负荷变动大的同步电动机，但此时应增设失磁保护。

短路比数据见表4—19。

②大容量同步电动机当不允许非同步冲击时，易装设防止电源短时中断再恢复时，造成非同步冲击的保护。

4.5.3 整定计算3~10KV电动机的继电保护整定计算见表4—18表4—18 3~10KV电动机的继电保护整定计算保护名称计算项目和公式符号说明电流速断保护保护装置的动作电流：异步电动机（应躲过电动机的起动电流）AnIKKKI rMqjxkjdz1=⋅同步电动机（应躲过电动机的起动电流或外部短路时电动机的输出电流）和AnIKkkI rMqjxkjdz1=⋅AnIKKI Mkjxkjdz13''=⋅保护装置的灵敏系数（按最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护安装的短路电流效验）2min2≥''=⋅dzkm IIK—kK可靠系数，用于电流速断保护时，DL型和GL型继电器分别取1.4~1.6和1.8~2.0。

用于差动保护时取1.3。

用于过负荷保护时动作于信号取1.05，动作于跳闸取1.2；__jxK接线系统，接于相电流时取1.0，接于相电流差时取3；1n—电流互感器变化；rMI—电动机额定电流，A；qK—电动机起动电流倍数①；MkI3''—同步电动机接线端三相短路时，输出的超瞬变电流②，A；min2⋅''kI——最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护安装处的超瞬变电流③，A；dzI——保护装置一次动作电流，A；jxdzjdz KnII1=txK——电流互感的同型系数，取0.5；f∆——电流互感器允许误差，取0.1纵联差动保护（用BCH —2型差动继电器时）保护装置的动作电流（应躲过以下三种情况最大不平衡电流：1电动机起动电流2电流互感器二次回路断线；3外部短路时同步电动机输出的超瞬变电流）（1）AnIKfKKKI rMqjxtxkjdz1∆=⋅（2）AnIKKI rMjxkjdz1=⋅（3）AnIfKKKI Mkjxtxkjdz13''∆=⋅4.5.4同步电动机失步保护（1）同步电动机在运行过程中不可避免地会遇到以下三种失步事故：1）由于供电电源或与电网的联系短暂中断而导致的“断电失步”。

其危害主要是使同步电动机遭受非同期冲击。

2）由于供电系统或电网内近处短路、振荡或电动机负荷的大幅度突变，导致电动机失去动态稳定而失步，称为“带励失步”。

其危害主要是使电动机遭受强烈脉振，产生疲劳效应而损坏，甚至引起电气或机械共振而扩大事故。

3）由于电动机励磁系统或励磁电源故障以及某些不正常状态，导致电动机失励或严重欠励，失去静态稳定而滑出同步，称为“失励失步”。

其危害主要是导致电动机组饶，尤其是起动绕组的损伤、损坏。

（2）当同步电动机不允许非同期冲击时，宜装设防止电源短时中断再恢复时造成非同期冲击的断电失步保护装置（每段母线装一套）。

保护装置可反应功率方向、频率降低、两段母线同名相电压向量之间相位比较。

保护装置应确保在电源恢复前动作。

重要同步电动机的保护装置宜作用于再整步控制回路；不能再整步或根据生产过程不需要再整步的电动机，保护装置应动作于跳闸。

成套保护设置有DSB型断电失步保护装置。

（3）当同步电动机带励失步或失励失步时，其显著特征是在励磁回路中出现不衰减的交变电流分量，其频率与电机的滑差频率相一致，对此失步保护装置应正确动作。

而在同步电动机运行中，由于系统中出现各种扰动引起同步振荡（未失步）；有冲击性负荷引起相应振荡；由脉动性负荷所引起的正常脉动等，虽在励磁回路内出现具有各自不同特征的交流感应电流分量，但因同步电动机未失步，失步保护装置不应动作。

保护装置应能正确检测和区分这些分量的波形特征，并准确可靠地判断电动机是否失步。

保护的定型产品有ZDS—1型同步电动机失步控制装置（带励、失励失步保护装置），该装置通过串联接于励磁回路的交流电流互感器作为测取转子交流电流分量的敏感元件。

测取的励磁电流波型信号，经整流及放大输至失步信号判别回路，对所测取的信号波形进行相应的分析和逻辑处理，从波形特性上作出正确判断，确认同步电动机失步时，经出口续电器发出信号，根据需要保护装置可动作于“跳闸停机”或“灭磁再整步”。

（4）与同步电动机配套的BKL—501系列微机励磁装置，具有下列功能：1）主回路采用无续流二极管三相半控桥式电路，良好的起动控制回路，保证电动机起动时无脉振，并使电动机在失步后的再整步过程中有良好的再整步特性。

2）采用按滑差顺极性过零投励电路，投励时加短时整步强励，牵入同步迅速、可靠、平稳、投励时无冲击。

3）具有自动投全压功能，并具有手动/自动调节励磁功能。

4）具有恒电流、恒功率因数、恒无功功率自动调节功能。

5）具有带励、失励失步保护及不减载自动再整步功能。

配有DSB 型断电失步保护装置时，在电源恢复后可实现断电失步带载自动在整步。

6）具有阻容快速灭磁系统，关桥速度快，可避免非同期冲击，加速备用电源自投。

在短路时加速电动机短路电流的衰减。

7）具有夜晶汉显、全数字远方通信及就地录波功能。

8）装置有直流电源供电，并有整流直电流电源作备用。

保护名称计算项目和公式符号说明纵联差动保护（用BCH-2型差动继电器时）确定继电器的差动线圈及平衡线的匝数jdzjs IAWW⋅=0sycsyphjsWWW⋅⋅+≥syphsyphWW⋅⋅⋅⋅=III确定短路线圈的抽头：一般选取抽头3-3或2-2，对大容量电动机（如容量≥5000kW）可选择2-2或1-1。

保护装置的灵敏系数（在最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护装置的短路电流校验）1min2InIKAWWWK kjxsycsyphm⋅⋅⋅⋅''∙+=AW0——继电器的动作安匝，应采用实测值，如无实测值，则可取60；jsW——差动继电器线圈计算匝数；syphW⋅⋅I——第一平衡线圈的实用匝数；CW⋅——差动线圈的实用匝数；syphW⋅⋅II——第二平衡线圈的使用匝数hK——继电器返回系数，取0.85；qzt——电动机实际起动时间，s;dzt——保护装置动作时限，一般为10~15S,应在实际起动时校验其能否躲过起动时间；cMI——电动机的电容电流，A，除大型同步电动机外，可忽略不计。

大型同步电动机的电容电流计算见相关参考书；∑CI——电网的总单相接地电容电流，A。

纵联差动保护（用DL-11型电流继电器时）保护装置的动作电流（应躲过电动机的最大不平衡电流）AnII rMjdz1)2~5.1(=⋅⋅保护装置的灵敏系数（按最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护装置的短路电流校验）2min2≥''=⋅dzkm IIK过负荷保护保护装置的动作电流（应躲过电动机的额定电流）AnKIKKIhrMjxkjdz1=⋅保护装置的动作时限④（躲过电动机起动及自起动时间，即qddztt≥）对于一般电动机为()qddztt2.1~1.1=，s对于传动风机负荷的电动机为()qddztt4.1~2.1=，s单相接地保护保护装置的一次动作电流（应按被保护元件发生单相接地故障时最小灵敏系统1.25整定）AIII CMCdz25.1-≤∑失步保护过负荷保护兼作失步保护，保护装置的动作电流和动作时限与过负荷相同低电压保护保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的60%~70%，时限一般为0.5s注①如为降压电抗起动器及变压器一电动机组，其起动电流倍数q K 改用q K 1代替rTrMk q q S S U K K +=111式中k u —电抗器或变压器的阻抗电压相对值； rM S —电动机额定容量，kV A ； rT S —电抗器或变压器额定容量，kV A 。