功率大于2000kW的高压电机差动保护方式的选择
2000kW及以上电动机纵联差动保护误动作分析
2000kW及以上电动机纵联差动保护误动作分析作者：齐长卿马雄焦京才来源：《中国科技博览》2013年第02期摘要：石化企业是连续型生产企业，电动机是企业最主要的动力来源，其安全稳定运行对石化企业的平稳生产就显得至关重要，尤其是2000kW及其以上的大型机组，更是不能由于保护的缺陷而使电动机出现难以修复的故障，本文就大型机组的差动保护的缺陷及消除进行了论述。
关键词：纵联差动保护；电动机；MICOMP243；差动CT；分类号：TM320 引言电动机是石化企业的主要动力来源，故电动机的稳定运行就显得尤其重要，一般2000kW 及其以上的电动机属于特大型机组，必须都设差动保护，因为差动保护对绕组的相间及匝间短路相比其他保护来说，都有着明显的优势，差动保护对绕组及电缆的保护的准确性、快速性是其他保护所不能比拟的。
但是由于CT的容量特性及线路距离的限制，有时候差动保护会有误动的可能性，本文主要就某厂的一起电动机差动保护误动事件及其整改措施进行论述，从而提高大型机组在石化企业的稳定运行能力，同时也为大家解决此类故障提供了一个很好的学习机会。
1 事故回放2008年9月2日，某厂一额定功率为2650kW的锅炉给水泵电机A进行单机试运，但在开机瞬间就造成了电动机差动保护动作，导致电动机跳闸。
该厂对该电动机的安装保护为纵联差动保护，使用的综合保护继电器为AREVA（阿海珐）MICOMP243-311A3M0330C继电器，当时关于差动记录数据如下表。
首端电流末端电流均值电流差动电流IA：1.856kA IA-2：1.859 kA IAbias：1.857 kA IAdiff：4.243AIB：1.936kA IB-2：655.5A IBbias：1.296 kA IBdiff：1.611kAIC：1.929kA IC-2：1.022 kA ICbias：1.476 kA ICdiff：1.345kAIN： 1.586A IN：627.3mA2 原因分析跳闸原因分析差动保护动作后，我们马上对电机进行了绝缘测试，测试结果为单相对地在10000兆欧以上，相间绝缘为0欧姆，实验表明电机绕组没有明显损坏，同时我们对电机进行了直阻测量，经计算后电机直阻也没有问题。
高压电动机差动保护原理及注意事项
高压电动机差动保护原理及注意事项差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW(含2000kW)以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。
差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。
对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。
差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。
当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。
微机保护一般采用分相比差流方式。
图1 电动机差动保护单线原理接线图为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。
两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。
电流互感器二次侧按循环电流法接线。
设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。
继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。
图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。
在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。
如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。
如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。
大功率电动机差动保护调试分析
大功率电动机差动保护调试分析摘要：随着我国工业化规模的不断扩大和自动化程度水平的提升，大功率、高电压交流异步电动机的应用日益广泛。
为了确保大功率电动机的平稳启动和可靠运行，在综合保护系统设置纵联差动保护，正确选择和设置电机差动保护显得尤为重要，对差动保护出现的问题要具体分析，及时予以解决；否则就会引起差动保护误动，电动机难以正常启动和运行。
关键词：差动保护；调试电动机纵联差动保护（简称差动保护）是大功率、重要设备的主要保护方式之一，按照《综合保护和自动化装置技术规程》的要求，20000KW以上的电动机或者是20000KW以下设置电流速断保护灵敏系数难以满足要求的电动机，均应装设差动保护。
据不完全统计，大多数设置差动保护的电动机在启动时均有不同情况的误动，这种误动主要是电动机在启动过程中与变压器的差动保护相比，电动机的差动保护不需要进行相位变换，机尾两端的电流互感器型号选择一致，其躲避不平衡电流的能力更强，但多数企业仅考虑降低成本，所配置的电流互感器（CT）型号、批次、容量不匹配，再加上电动机离高压开关柜的距离较远等原因，致使CT在启动过程中很容易达到饱和，机尾两端形成很大差流，引起电动机差动保护动作。
随着我国工业化规模的不断扩大和自动化程度水平的提升，大功率、高电压交流异步电动机的应用日益广泛。
为了确保大功率电动机的平稳启动和可靠运行，在综合保护系统设置差动保护，正确选择和设置电动机差动保护显得尤为重要，否则就会引起差动保护误动，致使电动机难以正常启动和运行。
电动机差动保护的基本原理是：在电动机的机端和尾端分别装设两组CT，其容量、型号、批次必须相同，接线方式互成180度，一二次对应，CT的二次线同时引入综合保护装置对应端口，装置设置差动保护定值、动作时间、投退和出口，当电动机启动或运行过程中机尾两端CT所检测出的电流差值（即不平衡电流）达到差动启动电流时，差动保护便会动作出口，跳开主断路器起到保护设备的作用。
速断保护,差动保护
速断保护1000kW以下的高压电动机,装设电流速断保护时宜采用两相不完全星型接线并动作于跳闸。
错误2000kW以下的电动机,如果(电流速断保护)灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。
2000kW及以上大容量的高压电机,普遍采用(纵差动保护)代替电流速断保护。
变压器的(电流速断保护),其动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路电流来整定,一般应大于额定电流3-5倍整定。
变压器容量在(10000)kVA以下的变压器、当过电流保护动作时间大于0.5s时,用户3~10kV配电变压器的继电保护,应装设电流电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端最大短路电流来整定。
（√）对高压电力线路，限时电流速断保护的动作时间一般取（0.5s ）电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端最大短路电流来整定。
正确对于高压电力线路,限时电流速断保护的动作时间一般取1s。
错误对于中、小容量变压器,可以装设单独的(电流速断保护),作为变压器防止相间短路故障的主保护。
限时电流速断保护可以保护线路全长。
正确在靠近线路末端附近发生短路故障时,电流速断保护仍然能正确反映。
错误中小容量的高压电容器组普遍采用电流速断保护或延时电流速断保护作为相间短路保护。
正确中小容量的高压电容器组如配置(电流速断保护),动作电流可取电容器组额定电流的2-2.5倍。
差动保护2000kW以下的电动机,如果(电流速断保护)灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。
2000kW及以上大容量的高压电机,普遍采用(纵差动保护)代替电流速断保护。
差动保护属于按(保护原理)分类。
高压电动机不采用纵差动保护。
（×）（解释：重要的，大型的也可采用）对差动保护来说,变压器两侧的差动CT均应接成星型。
错误高压电动机纵差动保护工作原理与变压器纵差动保护相似。
正确下列(310)表示110KV母线电流差动保护A相电流公共回路。
高压电工解析(判断)
1、在电气施工中，必须遵守国家有关安全的规章制度，安装电气线路时应根据实际情况以方便使用者的原则来安装。
2、合理的规章制度是保障安全生产的有效措施，工矿企业等单位有条件的应该建立适合自己情况的安全生产规章制度。
3、为了保证电气作业的安全性，新入厂的工作人员只有接受工厂、车间等部门的两级安全教育，才能从事电气作业。
解析：三极安全教育4、电工作业人员应根据实际情况遵守有关安全法规、规程和制度。
解析：规章制度严格遵守5、若干电阻串联时，其中阻值越小的电阻通过的电流越小。
解析：串联电路电流相等6、有两个频率和初相位不同的正弦交流电压U1和U2，若它们的有效值相同，则瞬时值也相同。
解析：最大值相同7、正弦量可以用相量表示，所以正弦量也等于相量。
解析：向量是矢量，正弦量是标量8、最大反向电流是指二极管加上最大反向工作电压时的反向电流，反向电流越大，说明二极管的单向导电性能越好。
解析：反向电流是指二极管加上低于最大反向工作电压时的漏电流, 反向电流越大，说明性能越差9、共基极电路特点是输入阻抗较小，输出阻抗较大，电流、电压和功率的放大倍数以及稳定性与频率特性较差。
解析：输入阻抗小，输出阻抗大，电流放大倍数小于1，电压放大倍数较大，稳定性与频率特性较好10、集电极最大允许耗散功率与环境温度有关，环境温度越高，则允许的最大允许耗散功率越大。
解析：环境温度越高，最大允许耗散功率越小11、所有类型二极管在电气图纸中的符号是一样的。
解析：不一样，稳压二极管、肖特基二极管、变容二极管与普通二极管就不同12、工频电流属于高频电路。
解析：工频电指50Hz（或者60Hz）的工业电源，频率很低；高频电频率很高，严格意义的“高频”分界线是3MHz以上，频率是工频的6万倍以上。
13、中性点经消弧线圈接地属于有效接地系统。
解析：有效接地：包括中性点直接接地和中性点经低电阻接地、小电抗和低阻抗接地。
非有效接地：不属于有效接地的接地方式。
高压电动机差动保护原理及注意事项
高压电动机差动保护原理及注意事项差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW（含2000kW）以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。
差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。
对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。
差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0,即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。
当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。
微机保护一般采用分相比差流方式。
图1电动机差动保护单线原理接线图为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。
两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。
电流互感器二次侧按循环电流法接线。
设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I •12与I •22之差。
继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。
图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。
在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。
如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。
如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。
一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为lai、lai*、Ic1、Ic1* （电机的端电流），Ia2、Ia2*、Ic2、Ic2* （电机的中性线电流），带*的为极性端。
高压电工,答案在题中
对于高压电力线路,限时电流速断保护的动作时间一般取１s。
ﻫA. 正确Ｂ. 错误正确答案:B试题解析:“半秒”对于高压电力线路,限时电流速断保护的动作时间一般取(）。
A．0．2s ﻫB. 0.5ｓＣ. 0．7s正确答案:Bﻫ试题解析：(２)２０00kw以下的电动机,如果()灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。
Ａ．过负荷保护Ｂ. 电流速断保护Ｃ. 纵差动保护正确答案：Bﻫ试题解析:2０0０ｋw及以上大容量的高压电机,普遍采用（)代替电流速断保护。
ﻫA. Ａ、过负荷保护ﻫB．低电压保护Ｃ. 纵差动保护正确答案:C2000kw及以上大容量的高压电动机,常采用过流速断保护。
A. 正确B．错误正确答案：Bﻫ试题解析：高压电动机不采用纵差动保护。
()A. 正确B. 错误正确答案:BＳＦ６负荷开关一般不设置（)。
A. 气体吹弧装置ﻫB．灭弧装置C. 磁吹灭弧装置正确答案:Aﻫ试题解析:六氟化硫(ＳF６）负荷开关一般不设置气吹灭弧装置,所以它的灭弧能力比六氟化硫(SＦ6)断路器强。
() ﻫＡ. 正确B. 错误正确答案：B由于检修工作需要,可将六氟化硫(sf6)断路器打开后,将六氟化硫（sf6）气体排入大气中。
（)A．正确ﻫB．错误正确答案:Bﻫ试题解析:SF6断路器的缺点之一是,ＳF6气体在电弧的作用下分解的()气体有毒。
A. Ａ、硫化物B. 氧化物C. 低氟化物正确答案:Cﻫ试题解析:电网谐波的产生,主要在于电力系统中存在各种线性元件。
(）ﻫA. 正确ﻫB. 错误正确答案:B试题解析:电网谐波的产生,主要在于电力系统中存在各种(）元件。
ﻫＡ．A、电感元件B. 电容元件ﻫC. 非线性元件正确答案：C试题解析：RN2型高压熔断器可适用于作()的保护。
A. A、变压器B．电力线路ﻫＣ．电压互感器正确答案：Ｃﻫ试题解析:高压熔断器可用于（)等设备的保护。
A. 电压互感器ﻫB. 发电机ﻫC. 断路器正确答案：Aﻫ试题解析:高压熔断器在110kｖ及以上供电网中被广泛应用。
高压电动机的纵联差动保护
高压电动机的纵联差动保护
2010-03-19 01:28
对2000kW及以上的高压电动机，或电流速断保护灵敏度不能满足要求的高压电动机，且电动机的中性点侧有引出线时，可采用差动保护作为主保护。
5000kW及以下的电动机差动保护一般按两相式接线，可由两只DL-11型继电器组成，其原理接线如图7.6.2(a)所示。
对5000kW以上电动机，一般采用BCH-2型差动继电器组成三相式接线，原理接线如图7.6.2(b)所示，均作用于电动机出口断路器跳闸。
当采用DL-11型电流继电器组成差动保护时，为躲开电动机启动时非周期分量电流的影响，可利用一个带0.1s延时的出口中间继电器动作于高压断路器跳闸；当采用BCH-2型继电器时，建议用高灵敏度的差动保护，其原理接线如图7.6.2(b)所示。
继电器的差动线圈接在相应相的差值回路中，各相的平衡线圈均串接在中性线回路中，且与差动线圈呈反极性连接，要求在电流互感器二次回路断线时，保护装置不误动作。
当保护区内发生两相或三相短路时，短路电流将反映到两个或三个差动线圈，而平衡线圈则无短路电流流过，所以只要在差动线圈中有较小的故障电流流过，差动继电器就能动作。
电动机差动保护的动作电流应按躲过电动机的额定电流来整定，继电器的动作电流为
(7.6.7)
式中 Krel——可靠系数，对DL型继电器取Krel＝1.2~2；对BCH-2型继电器接成的高灵敏度接线Krel＝0.55 灵敏度校验同样可按式(7．6．6)进行。
电动机差动保护的灵敏度可按下式校验
(7.6.6)
(2).min——电动机端子处最小两相短路电流值。
式中 I
k。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
功率大于2000kW的高压电机差动保护方式的选择
发表时间：2017-06-09T10:25:52.317Z 来源：《建筑知识》2016年22期作者：冯转玲
[导读] 介绍了功率大于2000kW的高压电机变频器起动及软起动器起动时差动保护的选择以及这两种起动方式在实际应用中的电气接线。
（山西新唐工程设计股份有限公司山西太原 030032）
【摘要】介绍了功率大于2000kW的高压电机变频器起动及软起动器起动时差动保护的选择以及这两种起动方式在实际应用中的电气接线，纵联差动保护与磁平衡差动保护的共同点及不同点，优点及缺点。
差动保护时选用的电流互感器精度、容量及变比的选择。
【关键词】纵联差动保护；磁平衡差动保护
【中图分类号】TU856 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2016）22-0168-02
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中明确规定2000kW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。
功率大于2000kW的高压电机，一般来说常用的起动方式有两种（1）变频器起动。
（2）软起动器起动。
一般如此大功率的电机原则上来说不推荐选择直接启动的启动方式。
下面我们来具体论述一下以上两种起动方式时，高压电机差动保护的电气接线。
1.变频器起动时高压电机差动保护的选择有两种方式
磁平衡差动保护和普通纵联差动保护。
1.1 磁平衡差动保护时，差动保护的电气接线。
4TA为磁平衡差动线圈，放置于高压电机内部（电机订货要求中一定要写到，并明确电流互感器变比及保护级别、容量等），在电机本体上带有磁平衡差动电流互感器，然后把电流互感器信号接至高压综自保护装置中。
注意电动机综自保护装置一定要求是磁平衡差动保护装置（有些综自保护厂家磁平衡保护和电机普通纵联差动保护装置为一个保护装置，装置内部可以设置）。
具体接线如图一所示。
磁平衡差动保护不受电机起动方式的选择，选择任何起动方式的高压电机均可采用磁平衡差动保护，但是必须在电机订货时要求电机厂家在电机内部磁平衡差动线圈。
1.2 变频器起动时，普通纵联差动保护的电气接线。
由于电机采用变频器起动方式，变频器上侧及下侧电流有变化不一样大，故不能做作为纵联差动保护的取样电流。
这时差动电流的取样点必须取自于变频器下侧出口4TA处及电机本体中性点处5TA，具体详见图二。
在高压变频器订货时一定要明确指出纵联差动保护时用电流互感器的安装位置、变比、保护级别、容量。
电机末端中性点差动电流互感器也一定要在电机的订货资料中写到，并且也一定要写到电流互感器变比、保护级别、容量。
且电流互感器4TA及5TA的所有参数必须相同。
这时高压电机的微机综自保护装置就由两个组成，第一台保护装置为线路保护装置（安装于对应高压柜上），保护由高压柜至变频器的高压电缆；第二台综自保护装置（安装于对应高压变频柜上或者单独安装于一个柜子上）为电动机纵联差动保护装置，保护范围为高压变频下出口至电机包括电机在内。
2.软起动器起动的高压电机纵联差动保护时的电气接线。
高压电机使用软起动器起动时，软起动不会引起软起动器上下侧电机电流变化，所以纵联差动保护电流取样点一侧取自高压柜电流互感器4TA，另一个电流取样点取在高压电机电机末端中性点差动电流互感器。
电机末端中性点电流互感器5TA一定要在电机的订货资料中写到，并且也一定要写到电流互感器变比、保护级别、容量。
且电流互感器4TA及5TA的所有参数必须相同。
这时高压电机的微机综自保护装置就只有一台普通纵联差动保护装置。
具体接线详见图。
上面我们就功率大于2000kW的高压电机的差动保护电气接线进行了分析，下面我们就磁平衡差动保护和普通纵联差动保护的优缺点进行比较：
（1）电动机普通纵联差动保护一侧电流互感器装设在高压开关柜上，另一侧电流互感器装设在电动机末端中性点侧。
一般情况下，电动机距高压开关柜较远，虽然两侧电流互感器型号，变比相同，但是因为中性点侧电流互感器有较长的二次电缆，所以两侧电流互感器的二次阻抗处于严重不匹配状态，造成电动机起动时差动回路中有较大的不平衡电流。
为防止纵联差差动保护在起动过程中发生误动作，常规纵联差动保护采取以下两种措施减少电机起动过程中差动装置的动作。
一种措施是将综自保护装置内制动特性的最小动作电流和制动特性斜率适当提高甚至加倍，这种措施的缺点是明显降低了起动过程中纵差保护的灵敏度；为躲过外部短路故障时电动机反馈电流或外部短路故障切除电动机自起动电流产生的不平衡电流，正常运行时保护灵敏度也受到限制。
另一种措施是将纵差保护分成起动过程中的纵差保护和正常运行时的纵差保护，定值分开独立整定。
这种措施与第一种措施无本质区别，因而具有相同的缺点，而且如果将纵差保护定值分为起动过程中及正常运行时，那么起动时间的设置也是影响纵差保护正确的一个重要因素。
至于按躲过起动电流影响来整定参数的纵差保护，因不采取任何措施，所以灵敏度降得更低。
在理论上，上述常规纵差保护提高灵敏度最有效的措施是在开关柜电流互感器二次进行阻抗补偿，介接入与另一侧等长的相同的二次电缆，但实际上做起来确实非常的困难，难以实现。
因此，常规纵差保护在上述情况下灵敏度都受到限制，具有较大定子绕组相间短路故障死区，这不能不说是常规纵差保护的一个严重
缺点。
在常规纵差保护时，电流互感器二次侧变比为1A，或者5A，差动用电流互感器的精确级别为5P20。
电流互感器二次侧变比选用1A还是5A，应根据高压开关柜距离电机的位置，然后经过计算自可得知，此处不做解释。
（2）磁平衡纵差保护，即将电动机端一次电流与中性点一次电流直接做差构成的纵差动保护，电流互感器安装在电动机处。
磁平衡纵差动保护也可称磁平衡纵差动保护。
电动机的磁平衡差动保护可灵敏反应定子绕组的相间短路故障（含定子绕组对另两相中性点短路），不反应定子绕组的匝间短路和定子绕组的断线故障。
就反应故障类型来说，与常规纵差保护并无区别。
但是电动机起动、外部短路故障电动机的反馈电流、外部短路故障切除自起动过程中不会形成不平衡电流，不会引起差动装置的误动作，有效的提供了保护的灵敏度。
这点与常规纵差保护绝对不同。
而且磁平衡差动保护电气接线简单。
因此，在实际中还是推荐使用磁平衡差动保护作为电机的差动保护。
参考文献
[1]许正亚主编.发电厂继电保护整定计算及其运行技术[M].北京:中国水利水电出版社，2009.
[2]能源部西北电力设计院，电力工程电气设计手册（1、2册），北京，水利电力出版社，1989.
[3]刘学军主编.继电保护原理[M].北京:中国电力出版社，2004.
[4]中国航空工业规划设计研究院，《工业与民用配电设计手册》，北京:中国电力出版社，2005.。