高压电动机的保护

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高压电动机的保护

一、概述

高压电动机在运行中可能出现各种短路故障和不正常工作状态，为防止故障扩大，保证电动机的安全运行因此应装设相应保护装置。

保护装置的设置：根据GB50062—1992规定

1、对电压为3kV 级以上，容量2000kW 以下的高压电动机相间短路，应装设电流速断保护；

2、对容量2000kW 以上的高压电动机应装设差动保护； 3、对容易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护；

4、对不重要的电动机或不允许自启动的电动机，应装设低电压保护；

5、高压电动机单相接地电流大于5A 时，应装设有选择性的单相接地保护。 二、保护整定计算

1、高压电动机过负荷保护

按躲开高压电动机的额定电流整定，即继电器动作电流： I OP 。r I N 。M re TA

式中：K rel K re 分别为可靠系数与返回系数，当动作于信号时：K rel =1.05～1.1；当动作于跳闸时，K rel =1.2～1.25，I N 。M 为电动机额定电流。

时限整定应大于电动机带负荷的启动时间，一般可取10～15s 。 2、高压电动机瞬时速断保护

按躲开高压电动机的启动电流整定，即继电器动作电流： I OP 。r （K st I N 。M ）= KI st 。max ） （2-1） k TA k TA

对于同步电动机，除应躲过启动电流I st 。max 外，还应躲过外部短路时同步电动机输出的三相短路电流I //（3）K 。max ，即

I //（3）K 。max =（ +0.95sinψN ）I N 。M （2-2）

X //*.M

式中：X //*.M 、ψN 同步电动机的次暂态电抗和额定功率因素角。 （1） 当I //（3）K 。max 〈I st 。max 时，继电器动作电流按式（2-1）计算。

（2） 当I //（3）K 。max 〉I st 。max 时，继电器动作电流按将式（2-1）中I st 。max 用I //（3）K 。max 置换后

计算

灵敏度系数效验：

K con //（2）。//（3）。≥ 2 I OP 。r I OP 。r

//（2）

式中： I k 。min 为在系统最小运行方式下，电动机端子处最小两相短路电流次暂态值。 3、高压电动机的差动保护

差动保护装置的动作电流按躲过电动机额定电流整定，即

I OP 。r I N 。M

k TA 式中：K rel 为可靠系数，对DL 型继电器不串电阻取1.5-2，串电阻15Ω，取0.4-0.6。采用BCH-2型差动继电器，则取0.55。

4、高压电动机的单相接地保护

保护动作电流按躲过本身电容电流I 0.C.M 整定，即

I 0。OP 。r 3I 0.C.M= Krel 3ωC 0E ph

k TA

式中：K rel 为可靠系数，取4-5；3I 0.C.M 为外部发生单相接地故障时，流过被保护TA

一次侧最小接地电容电流值。C 0为被保护线路每相对地电容；E ph 为相电势有限值。

中性点不接地电网的接地保护

根据中性点不接地电网发生单相接地时出现的各种特征，有以下两种方式： 1、绝缘监视装置

在发电机和变电所母线上，一般装设单相接地绝缘监视装置。如图（1

）所示：

图（1）

绝缘装置由一个过电压继电器接于三相五柱式电压互感器而次侧开口三角形绕组输出端构成。电压互感器二次侧接成星形，在它的引出线接三只或一只电压表加三相转换开关，测量各相对地电压。

正常运行时电网电压对称，没有零序电压，过电压继电器不动作，当电网发生单相金属接地故障时，全电网上都会出现零序电压，超过过电压继电器整定值，继电器动作报警。

过电压继电器的整定按躲过正常运行时电压互感器二次开口三角绕嘴输出端不平衡电压整定。 2、零序电流保护 利用单相接地时，故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点来实现有选择的零序电流保护。根据需要发出信号或动作于跳闸。见图（2）

图（2）

图（a ）安装在于架空线路应采用零序电流滤过器的接线；图（b ）一般用在有条件安装零序电流互感器的电缆或经电缆引出的线路上。

供电系统的二次回路

一、 概述

二次回路：是用来控制、指示、监测和保护一次设备的电路。

二次回路的分类：按功能分类为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自

动装置回路等。

为便于安装、接线、查线、试验、及运行维护，通常需要二次回路图。

二次回路图：用于集中表示二次回路原理图、用于分开表示的二次回路展开式原理图和

安装接线图。

对于继电保护装置，通常需要三种图，对于控制、测量、信号等回路，只需要展开原理接线图和安装接线图。 二、二次回路原理图

图（3）中元件是以整体形式出现，图中一、二次画在一起，继电器线圈和其触点画在一起有利于表示工作原理，但由于交叉太多，查线较困难。

二、 原理展开图

见图（4）、这种电路图按供电给二次回路的每个独立电源划分的，即将二次回路按交流电路及电压回路、直流操作回路、信号回路以及保护回路等几个主要组成部分分开表示。 1、交流回路按U 、V 、W （或a 、b 、c ）相序排列；

2、直流回路按各元件先后动作次序从上到下，或 从左到右排列；

3、其中一个仪表或继电器的电压线圈或电流线圈以及触点等要表示在相应的回路里，且各元件都要用国标符号、文字符号加以表示，凡属同一元件的线圈和触点要用相同的文字表示。 4、各行各列中元件的线圈和触点按实际连接顺序排列，即按电流通过的方向依次连接成回路，有时在各行的右边还用文字说明回路名称和作用。

5、在二次回路中，所有的开关电器及继电器的触点的状态是按无电流时的状态。 6、二次回路的编号按等电位原则，即电路图中从同一点出发的各条线都编同一个号。 三、 安装接线图

安装接线图或接线表是加工制造成套设备和各种屏等现场施工安装接线所依据的主要图表。接线图包括屏面布置图，屏后接线图和端子排图几个部分组成。

在一般接线中，各种仪表、电器、继电器和连接导线及其路径等，都是按照它们实际图形、位置和连接关系绘制的，为便于安装和运行中检查，所有设备的端子和导线都加走向标志。

四、高压断路器的控制回路

对断路器控制回路的基本要求包括以下几个方面：

1、断路器操动机构的合闸、分闸线圈是按短时通电设计的，当跳合闸操作完成后，应能自动切除跳、合闸脉冲电流。

2、断路器控制回路接线不仅要满足手动分、合闸，而且当继电保护或自动装置动作时，能实现自动分、合闸。

3、应具有防止断路器跳跃的机械或电气闭锁装置。

4、能指示断路器的合闸和分闸位置信号，而且能够区分自动合闸或跳闸与手动合闸或跳闸的位置信号。

5、能监视控制回路的工作状态及跳闸或合闸回路是否完好。 6、控制回路接线力求简单可靠，使用电缆芯数最少。

五、 变电所的信号装置

在发电厂和变电所中，为方便运行人员及时发现与分析故障，迅速消除和处理故障，除依靠测量仪表来监视设备运行外，还必须借助灯光和音响信号装置来反映设备正常和非正常运行情况。

按用途分为：事故信号；预告信号；位置信号；指挥和联系信号。 对信号回路的基本要求：

1、断路器事故跳闸时，能及时发出音响信号（蜂鸣器声），并使相应的位置指示灯闪光，点亮“掉牌未复归”光字牌。

2、发生故障时，能及时发出区别事故音响的另一种音响（警铃声）。点亮“掉牌未复归”光字牌。

3、保证断路起的的位置指示正确。

4、对事故音响、预告信号应能进行完好试验。

5、音响信号应能重复动作，并能手动或自动复归，而故障性质的显示应保留。

6、发生事故时，应能通过事故信号的分析迅速确定事故性质。 7、对于指挥信号、联系信号应根据需要装设。

六、 端子排图

端子按用途分为以下几种类型： 1、普通端子：用来连接屏内外导线。

2、试验端子：用于需要接入试验仪表的电流回路，在不断开电源情况下接入监视仪表和试验仪器。

3、连接型试验端子：用于将两个以上试验端子连接在一起。 4、连接型端子：用于连接端子。

5、终端型端子：用于固定在端子终端或分隔不同的安装单位的端子排。 6、标准型：用于直接连接屏内导线。

7、特殊型端子：用于需要方便地接入或断开回路的回路中。

8、隔板：在不需要标记的情况下作绝缘隔板，并作增加绝缘强度和电距离之用。 在端子排图上还表明回路编号，二次回路每一段都应加以编号。如下列图表所示： 表6-1 直流回路的数字标号组

表中：（！）开关控制回路内的红灯和绿灯回路，如直接自控制回路电源引线时，该回路可标注与控制回

路电源相同的标号。

（2）在没有备用电源自动投入的安装单位接线图中，标号50-69可作为其它回路的标号，但回路的标号不够用时，可向后递增。

表6-2 交流回路的数字标号组

表6-3 二次电缆数字编号

端子排一般采用三格表示，第一格表示屏内设备的文字符号及设备端子号及回路编号；第二格表示接线端子的序号和形式；第三格 表示安装单位回路的编号，屏外或屏顶引入设备的符号及设备端子号。

端子排使用应遵循下列原则：

1、屏内设备与屏外设备之间连接必须经过端子排，其中交流电路应选择试验型端子，音响信号回路为便于断开试验，应经过特殊端子或试验端子。 2、屏内设备与直接在小母线上的设备一般经过断子排。

3、各安装单位的控制电源正极或交流相线均应由端子排引接，负极及零线应在屏内设备成环行后，环的两端分别经过端子排引接。 4、同一屏上各安装单位之间连线应经过端子排。 端子排的排列方法：

每一个安装单位应有一个独立的端子排。垂直布置时，从上到下；水平布置时，从左至右，分别按下列回路顺序排列。

1、 交流回路按测量和保护用电流互感器分组，同一组电流互感器又按设备编号数字大小和

A （U ）、B （V ）、C （W ）、N 顺序排列。

2、 交流电压回路，按电压互感器分组，排列顺序同上。

3、 信号回路，按预告，指挥位置及事故信号分组，每组按数字大小排列。

4、 控制回路，按各熔断器控制回路分组，先排正极或交流相线，再排负极或零线，数字由

小到大。