电动机保护培训

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
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。
• 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。
t
P
• 非常反时限特性：
13.5
t (I / IP )
1tP
• 极端反时限特性：
t
(I
/
80 IP )2
1tP
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 (I
Ip)2 1tp
• 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。
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
电动机保护
针对异步电动机可能发生的故障及异常运行工况， 一般配置以下保护功能：
故障）； • 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； • 对同步电动机来说，还有失步、失磁故障以及非同步
• 接地保护应能够躲过电动机启动时零序不平衡电流和 区外单相接地的影响。
• 为了提高可靠性，防止在电动机较大的启动电流下产 生的零序不平衡电流引起保护误动作,零序保护可采用 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。
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；
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；
11、通讯功能
因此，差动保护必须考虑暂态不平衡差流，防止电动 机启动过程中的误动
电动机纵差动保护
常规比率差动保护原理
差流Id Isdzd
Icdqd
速动区
动作区
Kbl 制动区
Ie
Ir
差动保护
常用提高差动保护可靠性的方法
• 小延时：在电动机启动开始瞬间，为防止差动保护误 动，增加60-100ms延时；
• 定值自动加倍：在电动机启动过程中，将差动保护起 动值和比率制动系数加倍；
缺点：在电动机自启动时，因不能可靠识别启动，方法 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 Isdzd
速断动作区
Hale Waihona Puke Icdqd高值差动
比率差动
Kbl 制动区
电动机启动 差流变化轨迹
Ie
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
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； • II段（过流保护）在电动机起动完毕后自动投入，过
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
差动保护
过热保护
过流保护
过负荷保护
负序过流
保护接地保护
堵转保护
低电压保护
针对同步电动机，还需配置:
失磁失步保护 非同步冲击保护
2、差动保护
电动机差动TA饱和问题
以往认为：
－电动机差动两侧TA同型，误差较小； －电动机启动时电流倍数５～７倍，一次电流完全相同，二次不平衡 差流小；
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；
I
2 eq
K1* I12
K2* I22
• 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。
过热保护
• 保护动作方程1：
[( I eq )2 1.052 ]* t
Ie
• 式中 τ：电动机热积累定值，即发热时间常数
过热保护整定
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 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
堵转保护
• 不引入转速开关接点：动作电流一般整定为1.3～ 1.5Ie，动作时间整定为1.2倍的电动机实测最长启 动时间。
• 引入转速开关接点：动作电流一般整定为1.５～２ Ie，动作时间整定为０.8倍的电动机实测最长启动 时间。
堵转保护
• 堵转保护可以由其他保护兼顾：过负荷保护、热过 负荷保护、过流保护。
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
反时限特性
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。 （2）当引入转速开关触点时，转速开关触点成了堵 转保护动作条件之一。
6、热过负荷保护
过热保护
过热保护主要是为了防止由过负荷、不对称过 负荷、定子断线等引起的电动机过热，也作为电动 机短路、起动时间过长、堵转等其它故障的后备保 护。
过热保护设有过热告警、过热跳闸、过热禁止 再起动。
过热保护
• 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：
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
t I / Ie2 1.052
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
K2
0
Tqd
式中，为电动机的额定温升，K为启动电流倍数，为电动
电动机起动过程分析
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；
–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 发现电动机的异常运行状况、预防电动机故障 的进一步扩大、故障后事故分析等都有着重要 的作用。
1２、其他功能
其它功能
电动机保护培训
二○○五年九月
1、概述
电动机保护概述