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高压防爆电机差动保护原理及误动分析

发布日期:2021年04月17日 信息来源:/ 点击数:

差动保护的原理

差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式。就水利水电工程而言,它主要用来保护10 KV及以上高压电机或具有6个引出线的重要电机的主要保护措施。当电流速断保护不能满足灵敏度要求时,通常装设纵差保护作为电机相间短路故障的主保护。

差动保护是基于被保护设备的短路故障而设。当电机绕组发生相间短路故障时,它能快速反应并动作,使出口断路器在第一时间跳闸,从而起到保护电机并防止故障进一步扩大的作用。它的基本原理是:在电机的进口(高压开关柜内)和出口(电机中性点柜内)分别装设型号相同、变比相同的电流互感器,电流互感器二次侧按循环电流法接线。即两端电流互感器一、 二次侧的异极性相连,并在两连线之间并联接如差动继电器。继电器线圈流过的电流是两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下,电机首尾两端电流相等,即流入电机的电流与流出电机的电流差值为零,也就是电机首尾两端电流互感器二次侧电流差值为零, 此时电机运行正常,差动保护不动作。如电机绕组发生相间短路故障,此时,流入电机的电流远远大于流出电机的电流,即电机首尾两端电流互感器二次侧电流存在差值,此时差动继电器动作,从而驱使高压开关柜内的断路器跳闸,达到保护电机的目的。

在科学日新月异发展的今天,过去那种以模拟继电器为主的保护方式,早已被数字综合保护装置所代替,且稳定性、准确性和可靠性大大提高,以及安装、调试的方法也大为简单,但差动保护的基本原理却是相同的。

高压防爆电机差动保护原理及误动分析
 

差动保护误动的原因

实际调试过程中,尤其是在高压电机初次启动时, 在电机内部没有任何故障的情况下,差动保护会在电机启动的瞬间动作,造成电机启动失败。主要有以下3方面原因:

(1)差动保护的电流整定值计算不恰当,即差动保护的电流整定值小于电机启动的峰值电流。因为在电机启动过程中,其峰值电流最高可达电机额定电流的6~8倍,也就是电机在未完全启动的状态下,差动保护就开始动作,造成电机启动失败。

(2)电机启动瞬间存在暂态峰值电流,而使电机首尾两端的电流不平衡,即电机两端的电流互感器二次侧电流不平衡,从而使差动保护动作。其主要原因是差动保护动作的时间没有躲过电机的启动时间。

(3)电机首尾两端的电流互感器负载不平衡。在实际安装过程中,高压开关柜与电机中性点柜距离很长,即电机两端的电流互感器距离很远,因为动力电缆长度不同,它的阻值也不同,这就造成电机两端的电流互感器负载不同,就会产生不同的负载电流,即电机两端电流互感器二次侧电流存在差值,从而导致差动保 护误动。

解决途径

上述原因中,第1、2种原因均属于人为因素,它可以通过重新计算出正确的差动电流整定值和电机启动时间而消除;第3种现象虽然可以通过提高差动保护的电流整定值来避免,但同时也降低了保护在正常情况下的灵敏度,埋下了安全隐患,除特殊情况外,一般不予采纳。要想从根本上解决这个问题,就得必须增加电流互感器的容量和动力电缆的截面积。但这需要投入更大的资金。 

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