4500KW電機差流速斷保護動作研究分析及對策

1、4500kwW電動機差流速斷保護 動作及研究及對策 馮振海 常瓊?cè)A 陳樹寬 劉寶斌 周云瑤 郭文斌 710038 灞橋熱電廠【摘要】：某發(fā)電廠4500kwW電動給水泵在定期輪換工作啟動過程中，差流速斷保護動作，作者通過對開關、電動機、電纜、保護裝置及二次回路的一系列檢查，對差流產(chǎn)生的原因進行了深入的分析，分析得出電機啟動過程CT特性對繼電保護定值的影響，對差流產(chǎn)生的原因進行了深入的分析， 并對電機實際啟動時的運行電流進行錄波再次深入分析，并針對實際運行工況，對保護定值計算原則及參數(shù)進行修訂、進行優(yōu)化繼電保護定值，最終實現(xiàn)電機正常啟動?！娟P鍵詞】：差流速斷保護 分析 研究 【Abstract】：

2、A power plant 4500 kw electric feed water pump in the regular work in the process of start, differential velocity fault protection action, based on switch, motor, cable, protection and secondary circuit of a series of inspection, analysis the motor starting process CT features of relay protection se

3、tting of the influences of differential current reasons to carry on the thorough analysis, and the actual operation of the motor start current wave record again in-depth analysis, in view of the actual operation condition, the definite value for optimization, and finally realize the normal starting

4、motor. 【Key words】: Differential velocity fault protection aAnalysis rResearch 2013年1月16日，我廠#12給水泵在做定期輪換工作中啟動時跳閘，檢查保護動作信息為差流速斷保護動作。隨后我廠緊急安排檢修人員進行檢查電機絕緣、定子繞組直阻測試 ；電纜、電機直流、交流耐壓； 保護裝置檢查、保護用CT變比、直阻、二次回路完整性及絕緣、V/A特性測試、CT變比二次回路完整性及絕緣檢查；保護校驗線性度和校核VA特性正常。電機按照規(guī)定配置有電動機綜合保護、差動保護.。#12給水泵主回路為雙電源供電方式，分別分布在廠6kV11B

5、段、廠6kV12A段（6kvV開關操作回路設置有閉鎖接點，實現(xiàn)相互比閉鎖，正常運行方式下，只能由一個開關向電動機供電）。其差動保護裝置于2010年更換為國電南自保護裝置PSM6921U差動綜合保護裝置，投運一年多，#12給水泵多次啟動均未發(fā)生異常情況。一、 一次設備基本情況及檢查情況：1、 一次設備基本參數(shù)：電動機型號及參數(shù)為：型號YK4500-2/1430 、PN=額定功率4500kW 、額定電流IN=494A UN =額定電壓6kV COS=、額定功率因數(shù)0.91 高壓電纜規(guī)格參數(shù)為：型號 ZR-YJV22-6/6kV 、規(guī)格3×185mm2（廠6kV11B段）， 型號ZR-YJ

6、V22-6/6kV 、規(guī)格3×185mm2（廠6kV12A段）。2、一次設備檢查結(jié)果：電動機檢查情況：在電機接線盒甩開電纜接線，并打開電機中性點連接母排，。測量電機各相直阻見下表測試結(jié)果：序號相別測量值(m)上次大修檢修記錄測量值(m)（2010年5月）1U-U20.9620.962V-V21.0221.123W-W21.0821.05結(jié)論：符合要求電機絕緣測試結(jié)果序號相別測量值(M)備注1U-U40000測量某一相時，另外兩相短板路并接地2V-V400003W-W40000結(jié)論：符合要求電纜絕緣測試結(jié)果序號相別測量值(M)備注1A40000測量某一相時，另外兩相短板路并接地2B30

7、0003C30000結(jié)論：符合要求電機直流耐壓測試結(jié)果序號相別測量值(uA)備注 1U-U2電壓12000V下的測試值，20uA以下合格2V-V1.83W-W1.5備注：電壓12000V下的測試值結(jié)論：符合要求電纜直流耐壓測試結(jié)果序號相別測量值(uA)備注 1A10電壓25000V下的測試值，20uA以下合格2B63C8備注：電壓25000V下的測試值結(jié)論：符合要求電動機交流耐壓， 按照規(guī)程在1.5Ue即9kV，1min，耐壓正常。二、 保護動作及配置及動作、檢查情況1、保護動作報文 ：2013.1.15 07：47：02.377電流突變量元件判斷啟動2013.1.15 07：47：02.41

8、2 差流速斷啟動動作 2013.1.15 07：47：02.417 差流速斷動作Icd=21.81A2013.1.15 07：47：02.432 差流啟動復歸2013.1.15 07：47：07.377電流突變量元件判斷返回2、保護定值計算 ：按照繼電保護技術規(guī)程要求電機容量大于2000KW，必須配置差動保護裝置。根據(jù)實際，本廠配置了PSM691U電動機差動綜合保護裝置、PSM692U電動機綜合保護裝置，。PSM691U電動機差動保護為其中差流速斷保護整定原則如下：2.1.電流互感器 600/52.2 短路電流計算 I（2）k.min=15752.9A I2.k.min=9094.9A 2.3

9、 保護定值計算2.3.1 電機二次額定電流 Is=4.12A 取4.10A2.3.2 啟動時間 ts=16s2.3.3差動CT斷線閉鎖差動：投入 CT斷線后閉鎖差動保護2.4 差流速斷保護：2.4.1 動作電流：2.4.2原則一：動作電流按躲過電動機啟動時的最大不平衡電流計算，一般電動機啟動時的最大不平衡電流不超過2.0Ie，根據(jù)經(jīng)驗取：Iop=（4-5）Ie 實取5Ie(大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術指導手冊 高春如 ISBN978-7-5083-3548-3)2. 4.3原則二：動作電流躲過電動機啟動時CT暫態(tài)特性不一致而引起的不平衡電流整定，在電動機啟動瞬間，由于兩側(cè)差動CT暫態(tài)

10、特性不一致，短時使差動兩側(cè)電流之間的相位差達30°，此時最大不平衡電流為 Iunb.max=(1-cos30°)Iqd.max/na=(1-cos30°)×8×INe/na=1.1×INe/na Iop=KrelIunb.max=2×1.1×INe/na=2.2INe/na=2.2Ie 2.4.4靈敏度校核：用最小運行方式下電動機機端附近發(fā)生兩相金屬性短路時的最小短路電流驗算。Ksen=6.402兩者進行比較后定值實際取值范圍為取較大值，即5Ie，即（整定二次電流為20.5A）。3.保護及二次回路檢查情況3.1保護

11、原理接線圖 Id 差流速斷動作區(qū) Isd K動作區(qū) Icd 制動區(qū) 0 Ig Ikmax Izd 當電動機內(nèi)部發(fā)生嚴重故障的時候，差動電流大于電動機啟動時的暫態(tài)峰值差流，此時差動保護應立即動作，以提高電動機內(nèi)部嚴重短路時保護的動作速度。本裝置當任一相差流大于差流速斷保護的整定值時，保護裝置將無延時出口。3.2 CT極性測試使用TA測試儀測試電源側(cè)及中性點側(cè)CT極性均為減極性，符合規(guī)程要求。3.3二次回路直流電阻 （單位（）相別電源側(cè)A相電源側(cè)C相中性點側(cè)A相中性點側(cè)C相 R0.287 0.2880.203 0.218R750.3420.3430.2430.2603.4絕緣電阻及耐壓試驗 （單位

12、（M）相別P1-2S12S1-地電源測A相500500電源側(cè)C相500500中性點A相500500中性點C相500500結(jié)論：符合要求3.5變比測試相別變比測試結(jié)論電源測A相600/5合格電源側(cè)C相600/5合格中性點A相600/5合格中性點C相600/5合格3.6 CT V/A特性測試 特性曲線分析：V/A特性曲線良好，特別是拐點部分電流電壓電測試值非常接近?；旧吓懦鼵T靜態(tài)特性的差異。4、保護裝置故障錄波數(shù)據(jù)及錄波圖啟動時刻電流錄波波形：電源測A相中性點A相電源側(cè)C相中性點側(cè)C相啟動時刻合成波形45五、 故障波形原因分析原因分析： 4.1、CT特性曲線存在一定差異，主要表現(xiàn)在線性段特性較

13、好，飽和段略有差別，基本滿足要求。 4.2、啟動時刻：從采樣分析看239采樣點時（對應時刻1190000），C相差流達到21.35A保護已經(jīng)啟動（大于20.5A定值），214采樣點時（對應時刻1200000），C相差流達到21.81A，保護判斷3個采樣點均大于定值后，保護出口跳閘。明顯采樣到二次諧波，且尾部諧波分量均在241采樣點時分別達到5.2A（A相），6.56A（C相）,分別占運行工況電流的20%左右，由于二次諧波的間斷角和偏向時間軸的一側(cè)的特性（即包含大量直流分量），從而使CT誤差增大，從數(shù)據(jù)分析得知241采樣點時，首、尾 C相CT角度分別為59.87，115.16；角差達55.29度

14、，首、尾 A相CT角度分別為15.68，327.59；角差達48.09度，這是導致AC相產(chǎn)生差流的主要原因。保護動作時的啟動電流A相最大達到26.8A，C相電流最大達到27.65A，約為額定電流4.1A的6.54-6.74倍，C相差流為22.27A達到最大，A相差流最大也達到了15.6A，自242采樣點后，A、C相差流均趨于下降趨勢。從此數(shù)值上進行分析，計算依據(jù)中4-5Ie，明顯偏小剛好未能躲過本次啟動時的最大差流，。 此次事件發(fā)生后，我廠對將差流速斷定值參照速斷保護啟動后定值取提高為8Ie。重新啟動給水泵未發(fā)生差流速斷動作的情況。六：對策：整定原則分析：原則一：動作電流按躲過電動機啟動時的最

15、大不平衡電流計算，一般電動機啟動時的最大不平衡電流不超過2.0Ie，根據(jù)經(jīng)驗?。篒op=（4-5）Ie 實取5Ie(大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術指導手冊 高春如 ISBN978-7-5083-3548-3)從實際采樣分析：保護動作時的啟動電流A相最大達到26.8A，C相電流最大達到27.65A，約為額定電流4.1A的6.54-6.74倍，C相差流為22.27A達到最大，A相差流最大也達到了15.6A，自242采樣點后，A、C相差流均趨于下降趨勢。從此數(shù)值上進行分析，計算依據(jù)中4-5Ie，剛好未能躲過本次啟動時的最大差流。從實際看取值不能滿足實際工況要求。原則二：動作電流躲過電動機啟動

16、時CT暫態(tài)特性不一致而引起的不平衡電流整定，在電動機啟動瞬間，由于兩側(cè)差動CT暫態(tài)特性不一致，短時使差動兩側(cè)電流之間的相位差達30°，此時最大不平衡電流為 Iunb.max=(1-cos30°)Iqd.max/na=(1-cos30°)×8×Ie/na=1.1×Ie/na Iop=KrelIunb.max=2×1.1×Ie/na=2.2Ie/na=2.2Ie (大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術指導手冊 高春如 ISBN978-7-5083-3548-3)從實際采樣分析：從數(shù)據(jù)分析得知241采樣點時，首、尾 C

17、相CT角度分別為59.87，115.16；角差達55.29度，首、尾 A相CT角度分別為15.68，327.59；角差達48.09度，這是導致AC相產(chǎn)生差流的主要原因。采樣點C相電源側(cè)C （°）C相中性點側(cè)C（°）同一采樣點角差（°） Cos值239239.81291.3951.580.62240329.3926.657.520.5424159.87115.1655.290.57242149.95194.9745.020.71243239.98287.4747.490.68244329.8016.4546.650.69分析：啟動后C相兩側(cè)相位差介于46.65-57

18、.52度-啟動后240點時，角度差別達到最大57.52度 按照整定原則重新計算Iunb.max=(1-cos30°)Iqd.max/na=(1-cos57.52°)×8×Ie/na=3.7×Ie/na Iop=KrelIunb.max=2×3.7×Ie/na=7.4Ie/na=7.4Ie 實際取值為8 Ie，整定值為8 Ie（二次值）6七、總結(jié)：4500kW電動機啟動過程中發(fā)生的差流速斷保護動作的情況并不常見，特別是在我廠#12、#13給水泵在2010年保護裝置改造后，前后歷時近2年時間，該泵多次啟動均未發(fā)生差流速斷保護動作的情況，按照整定原則取值4-5Ie，結(jié)合此次啟動過程中保護動作錄波及動作保護報告分析，由于啟動過程中暫態(tài)過程、直流分量、CT特性、起動電流等原因綜合分析，造成角度差大于導則中的理論分析值30度，實際采樣分析最大達到57.52（詳見列表），導則中的取值范圍偏小，。解決的方案可以在綜保具備條件的情況下增加30-50ms延時，若保護不具備此項整定功能，參照啟動后電流速斷保護7.8Ie的上述分析調(diào)整取值范圍，將定值取為 8Ie。此次事件發(fā)生