电机保护说明

电动机故障情况分析对于异步电动机来说,其故障形式主要分为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。(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。低压电动机的各种保护方式：1）低压熔断起，近年来很少采用。2）不可调整的一次脱扣低压自动空气开关3）可分级调整的瞬时或短延时一次脱低压自动空气开关＋单相接地保护4）装设可分级调整的瞬时或短延时一次脱扣自动空气开关＋带电流互感器的二次型机电保护5）带职能型保护的低压自动空气开关。低压电动机保护1）电流速断保护作为电动机短路故障的主保护。一般按躲开电动机起动电流整定,并考虑一定的可靠系数。对于电磁型的一次脱扣器:mnmnmnstrelIIIKKIop6.1278.18.1可靠系数，取relK7电动机启动倍数，取stK－低压电动机额定电流mnI动作时间：stop0对于智能型保护的自动空气开关:mnstrelIKKIop5.1可靠系数，取relK8~6电动机启动倍数，取stK－低压电动机额定电流mnI动作时间：stop0对于二次型保护：TAmnstrelnIKKIop/5.18.1型电流元件取，速断元件取可靠系数，反时限电流DLKrel8~6电动机启动倍数，取stK－低压电动机额定电流mnI变比TAnTA灵敏度为：电流电动机入口处两相短路)2()2(2kkIIopIK2）长延时电流（1）电流定值：躲过电动机额定电流或正常最大负荷电流：电动机额定电流可靠系数，取MNrelMNrelrlIKIKI5.1~3.1（2）时间定值－电动机最长启动时间可靠系数，取strelstreltKtK5.12.1top对于反时限特性继电器，根据曲线特性进行整定。3）单相接地零序过电流保护：对于400V单相接地电流很大，低压电动机单相接地时灵敏度足够，一般按照经验公式，取：s015.0~75.0;075.0~05.0;)15.005.0(3.＝动作时间）取（当电动机容量较小时）取（当电动机容量较大时流低压电动机一次额定电stMNMNMNMNsetoptIIIII灵敏度为：电流电动机入口处单相短路)2(.op)1(23ksetkIIIK4）电动机低电压保护（1）为保证重要电动机自起动，必要时需加装0.5延时切除的II，III类电动机低电压保护，其动作定值：stUUopNop5.0)7.0~6.0(（2）生产工艺不允许在电动机完全停运后突然来电自起动的电动机，根据生产工艺要求加装延时9s的低电压保护切除这些电动机，其动作定值：stUUopNop9)45.0~4.0(低压馈线（MCC电源）保护1）相电流速断电流定值按躲过馈线末端短路计算，一次动作电流为：短路电流馈线末端短路时的最大可靠系数，取max.max.3.1~2.1fKrelfKrelopIkKIKI动作时间为0s灵敏度为：电缆始端两相短路电流)2()2(2kkIIopIK2）短延时（1）按与MCC母线上所连设备最大速断电流配合计算，即：作电流上所连设备最大速断动可靠系数，取MCCIkKIKIfKrelfKrelopmax.max.2.1（2）躲过MCC上成组自起动电动机起动电流之和上最大自启动电流可靠系数，取MCCIkKIKIstrelstrelop2.1（3）动作时间取需配合动作设备的最大动作时间＋一个时间级差，时间级差一般取0.3s3)长延时作为过负荷保护，按电流躲过可能最大的负荷电流或电缆允许电流计算（1）按照躲过最大负荷电流计算最大负荷电流可靠系数，取NLrelNLrelopIkKIKI..3.1~2.1（2）按电缆允许电流计算电缆允许安全电流可靠系数，取alal1~09IKIKIrelrelop（3）时间定值根据继电器特性整定，在保证电缆安全情况下尽量采用较长时间3）单相接地零序电流保护（1）躲过正常最大不平衡电流最大负荷电流max.max.25.0LLopIII（2）按与下一级最大相电流速断动作电流配合上设备最大速断电流可靠系数，取MCCIkKIKIopreloprelopmax.max.5.1~2.1（3）动作时间取需配合动作设备的最大动作时间＋一个时间级差，时间级差一般取0.3s（4）灵敏度电缆末端单相短路电流)2()1(2~5.1kkIIopIK高压电动机1）比率制动纵差保护差动保护差动电流dI－差动保护制动电流resI流－差动保护最小动作电min..opdI流－差动保护最小制动电min.resI电流－差动保护的差动速断quopdI..1）min..opdI，按照经验公式：电动机额定电流NMnmTANMopdIInII...min..)4.0~3.0(/)4.0~3.0(2）min.resI电动机额定电流NMnmTANMopdIInII...min..8.0/8.03）制动斜率，根据经验公式：5.0~4.0resK4）quopdI..‘nmquopdII...)5~4(2）相电流速断保护动作判据1dIresImin..opdImin.resIquopdI..1231－比率制动差动保护的动作特性2－差动电流速断保护动作特性3－外部短路不平衡电流曲线－动作时间－动作电流低值－动作电流高值－最大相电流定值电动机启动结束后电动机启动过程中op.op.maxop.opmax.maxtttlhoplhopIIIIIII保护动作判据221ttset.opmaxopset.opopmaxset.opmax～流倍数，一般取－电动机启动时动作电－速断动作电流整定值－速断动作电流－最大相电流定值电动机启动结束后电动机启动过程中＝KIIIIIIIKIIopop整定计算：（1）动作电流高值hopI.的计算，按躲过电动机最大起动电流－电动机额定二次电流之间）～（在－电动机启动电流倍数可靠系数取mnstrelmnstrelhopIKKIKKI865.1.对于stK应按照实测数值确定，如无实测值对于直接起动的异步电动机一般取87～＝stK；对于串励调速或变频调速的电动机一般取54～＝stK，一般取5按7＝stK计算的高值mnmnmnstrelhopIIIKKI5.1075.1.＝，取mnhopII)12~5.10(.（2）动作电流低定值lI.op的计算a．躲过电动机自起动电流，指厂用电切换或母线出口短路切除后，厂用电恢复过程中电动机的电流，按经验值或实测值确定，即：53.15.6.数，一般取－电动机自启动电流倍可靠系数取astrelmnmnastrellopKKIIKKIb.按躲过区外出口短路时电动机的最大反馈电流计算，厂用电母线出口三相短路时，根据以往的实测，电动机反馈电流的暂态值为5.8~6.9，考虑保护固有动作时间为0.04~0.06s，以及反馈电流的衰减，取6fbK计算：63.18.7.流倍数，一般取－区外故障最大反馈电可靠系数取fbrelmnmnfbrellopKKIIKKI根据以上分析，对于电流定值取值如下：对于直接起动的电动机：mnopmnhopIIII)8~8.7()12~5.10(l..相电流速断低值相电流速断高值对于串励调速或变频调速起动的电动机mnophopIII)12~5.10(l..c.电动机起动时电流倍数K的取值op.lop.hop.lset.opIIKII负序过电流保护当电动机三相电流不对成时将产生负序电流I2，当电动机一次回路中的一相断线，电动机一相或两相绕组匝间短路，电动机电源相序接反等出现很大负序电流时，负序电流保护（不平衡电流保护）动作延时切除故障1）整定计算1（1）电流值，电动机两相运行时应可靠动作，根据运行经验：a.电动机在70％额定有功两相运行时，电动机二次线电流约为mnI3.1，取按负序灵敏度为1.25计算，则：mnmnIII6.025.133.12.opb.电动机在58％额定功率两相运行时，曾测得电动机二次线电流为mnI，则：mnmnIII46.025.132.op考虑到电动机两相运行时，负序过电流保护可靠动作，此外在较小负序电流时候，过热保护也能动作，一般采取：mnII)6.0~3.0(2.op正常运行时电动机负荷电流接近满负荷时，取0.5；负荷较小时取0.3c.动作时间躲过区外故障最长切除时间s4.0max.max...2－时间级差，取最长时间切除区外故障保护动作ttttTopopsetop（2）整定计算2a.负序I段，躲过区外不对称短路电动机负序反馈电流和电动机起动时出现的暂态二次负序电流，以及保证电动机在较大负荷两相运行和电动机内部不对称短路有足够的灵敏度综合考虑电流值，经验公式：mnII)1~6.0(2.op动作时间：sTsetop)1~5.0(..2b.负序II段躲过正常运行时负序电流，以及保证电动机在较小负荷两相运行有足够的灵敏度综合考虑及对电动机定子绕组匝间短路有保护功能考虑动作电流，按经验公式mnII)3.0~15.0(2.op动作时间，大于电动机起动电流，sTsetop)25~10(..2单相接地零序电流保护1．中性点不接地单相接地保护1）按躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算－单相电容电流单相接地电流动作于跳闸时取～时取可靠系数，动作于信号ckrelckkrelsetopIIKIIIKI)1()1()1(..03~5.2,5.22332）动作时间整定值与作用方式（1）当单相接地电流=10A时，保护动作于跳闸，动作整定值为0.5~1s(2)当单相接地电流10A时，对于300MW及以上机组，根据计算，如能满足选择性和灵敏性要求时，建议动作于跳闸，时间整定为0.5~1（3）单相接地电流小于10A，如满足第2条规定，动作于信号，时间取0s2．中性点经小电阻接地躲过区外单相接地以及电动机起动时零序不平衡电流，一般取经验公式：MNsetopII)1.0~05.0(3..0时间整定为0s过热保护过热是引起电动机损坏的重要原因,特别是转子因负序电流产生的过热。一般所采用的发热模型如下：615.01121222211中热效应系数，一般取－负序电流在发热模型，启动后取间内取中热效应系数，启动时－正序电流在发热模型－电动机负序电流－电动机正序电流热等效电流KKIIIIKIKIegeg电动机积累过热量tIIdtIImnegmneg])05.1([])05.1([22t022＝电动及允许过热量相对值－电动机额定二次电流常数电动机允许的发热时间*2*mnhehemnTITTI电动机积累过热程度T＝过热保护动作判据：1）电动机无热积累。当时，即＝或＝00时05.1egI，表明电动机达到热平衡，无积累过热量。2）过热报警值a时＝＝7.0a，发过热报警信号。3）过热保护出口动作判据，当％＝＝或＝100TT时，电动机达到热极限，出口。4）过热保护出口动作时间，当电动机热平衡被破坏，时05.1egI，由10＝到＝的时间为过热保护动作时间，即：2205.1)(mnegheopIITt5）过热保护动作后闭锁再起动解除判据，当电动机过热保护跳闸后，过热保护积累热量程度和电动机温度以散热时间常数ehT按指数规律同步衰减，当衰减到%50时，保护出口返回，解除再起动闭锁，允许电动机再次合闸起动，所以过热保护再起动解除判据为%50art整定计算1）发热时间常数整定值setheT.，电动机发热时间常数heT由电动机厂家提供，如果没有提供则按以下方法计算a．按电动机过负荷能力