电动机保护配置及注意事项

1.WDZ-430电动机综合保护测控装置

图10-19 三相异步电动机的引出线

WDZ-430电动机综合保护测控装置主要用于大型及中型三相异步电动机的综合保护和测控，对特大型电动机（2000kW及以上，或主保护灵敏度校验不合格）需加装与之配套的WDZ-431电动机差动保护装置。装置可配置独立的操作回路和防跳回路，可适用于各种出口的电动机回路。惠州LNG电厂6kV电动机保护配置见表10-3。

表10-3 6kV电动机保护配置

除此以外，WDZ-410线路综合保护测控装置还有堵转保护、长起动保护、PT断线告警以及过热禁止再起动保护等保护功能，根据电厂的具体设计需求来选择相应的保护功能。

2.主要保护功能及原理

保护原理框图见图10-20和图10-21。

（1）电流速断保护

其动作判据为

I_max=max（I_a，I_c） （10-10）

（在额定起动时间内）或I_max＞I_sdd（在额定起动时间后）

式中 I_max——A、C相电流（I_a，I_c）最大值（A）；

I_sdg——速断动作电流高值（电动机起动过程中速断电流动作值）（A）；

I_sdd——速断动作电流低值（电动机起动结束后速断电流动作值）（A）；

t_sd——整定的速断保护动作时间（s）。

本保护在电动机起动时，带有约70ms延时，以避开起动开始瞬间的暂态峰值电流。

图10-20 电动机保护原理框图1

（2）负序过电流一段保护

其动作判据为

式中 I₂——负序电流（A）；

I_21dz——负序过电流一段电流动作值（A）；

t_21dz——负序过电流一段保护动作时间（s）。

负序动作时间应躲开电动机外部二相短路的最长切除时间。在由熔断器和接触器组成的回路中，负序过电流保护应躲开不对称短路时熔丝熔断时间。

图10-21 电动机保护原理框图2

注：U<subscript>min</subscript>=Min(U<subscript>ab</subscript>，U<subscript>bc</subscript>，U<subscript>ca</subscript>)，其他符号定义参见定值表

BTJ为保护跳闸断电器

ACT为保护动作信号继电器

FLT为保护动作告警继电器

（3）负序过电流二段保护

其动作判据为

式中 I_22dz——负序过电流二段电流动作值（A）；

t_22dz——负序过电流二段保护动作时间（s）。

（4）接地保护（零序过电流保护）(www.xing528.com)

采用零序CT获取电动机的零序电流，构成电动机的单相接地保护。为防止在电动机较大的起动电流下，由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护装置采用了最大相电流I_max作制动量，其动作特性见图10-22。

式中 I₀——电动机的零序电流倍数；

I_0dz——零序电流动作值（倍）；

I_e——电动机额定电流（A）；

t_0dz——整定的接地保护动作时间（s）；

t₀——接地保护动作时间（s）。

零序额定电流视中性点电流大小确定，本装置提供I_0e=0.02A和I_0e=0.2A两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I_0e=0.02A；中性点大电流接地时，取I_0e=0.2A。

图10-22 接地保护特性曲线

（5）过热保护

装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流I_eq，其表达式为

式中，在额定起动时间内，取K₁=0.5；在额定起动时间后，取K=1。通常情况下K₂=3～10，本装置取6。

K₁随起动过程变化，K₂用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验，保护装置取K₂=6。

电动机的积累过热量θ∑为

式中 Δt——积累过热量计算间隔时间，保护装置取Δt=0.1s。

电动机的跳闸（允许）过热量θ_T为

θ_T=I²_e·T_fr （10-16）

式中 T_fr——电动机的发热时间常数（s）。

当θ∑＞θ_T时，过热保护动作，θ∑=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例θ_r表示。

由此可见，θ_r＞1.0时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比例θ_r超过过热告警整定值θ_a时，装置先告警。

电动机在冷态（即初始过热量θ∑=0）的情况下，过热保护的动作时间为

当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，保护装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间T_sr，即认为T_sr时间后，散热结束，电动机又达到热平衡。

（6）过载保护

其动作判据为

式中 I_gfh——过载保护电流动作值（A）；

t_gfh——过载保护动作时间（s）。

（7）欠电压保护

通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值U_qy以下且时间大于整定值t_qy时，对电动机提供跳闸保护。

为防止PT断线误切电动机，本保护设置了当PT断线时闭锁欠电压保护动作。其动作判据为

式中 U_qy——低电压保护电压动作值（A）；

t_qy——低电压保护动作时间（s）。