十二REM543保護裝置在同步電機上的應用

1、論文題目：相量解析法在相量解析法在 REM543REM543 綜保綜保電機差動保護調試中的應用電機差動保護調試中的應用申報職稱： 申報人姓名：申報人單位：論文專業(yè)： 北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 1相量解析法在相量解析法在 REM543REM543 綜保電機差動保護調試中的應用綜保電機差動保護調試中的應用摘要摘要：差動保護在大型電氣設備上應用廣泛，本文結合 ABB 公司 REM543 綜合保護器介紹，就相量解析法在同步機差動保護調試上的應用進行了論述。分析了本廠同步機電機差動保護的原理，對 REM543 綜合保護裝置的研究和實際應用，重點對自耦變壓器進行

2、了電流相量分析，相量解析式的推導。并對保護裝置安裝、整定及調試方面進行了闡述。通過 REM543 綜合保護裝置差動保護在本廠同步機上的實際應用，為電機差動保護的應用提供了一定實踐經驗。希望通過本文的論述對從事電氣工程的安裝、調試、維護及運行人員起到一定的借鑒作用。關鍵詞關鍵詞：相量解析 REM543 綜保 差動保護 同步電機北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 2目錄目錄相量解析法在相量解析法在 REM543REM543 綜保電機差動保護調試中的應用綜保電機差動保護調試中的應用.1摘要.1關鍵詞.1目錄.2緒論.3一、一、REM543 功能說明功能說明.31.R

3、EM543 功能簡要說明 .3（1）REM543 前端視圖說明.3（2）REM543 內部結構簡要說明 .32.各同步機控制柜相關開關量對應關系如下： .4二、同步機相關控制設備及工作原理.51.一次設備組成 .52.一次設備基本參數(shù) .53.同步機啟動過程 .64.保護的投入 .6三、REM543 差動保護在同步機上的應用.61 對自耦變壓器電流向量關系的誤區(qū).62.對上述觀點的糾正.83 .對公式的推論 .9四、本機差動保護原理分析.91.同步機從啟動到穩(wěn)定運行一次系統(tǒng)電流向量分析 .92 .REM543 差動保護設置分析 .93. 利用相量分析發(fā)實現(xiàn) REM543 差動保護的接線實例 .

4、105.本廠同步機差動保護（Diff6G）定值 .126. 綜保差動保護參數(shù)設定菜單 .13（1）模塊的快速設置.13（2）功能調試.15（3）帶電調試.15（4）倒相注意問題.15五、REM543 綜保電機差動保護調試應用小結.16六、結束語：.16參考文獻.16北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 3緒論緒論：我廠空分系統(tǒng)主要設備是空壓機，為德國 MAN Turbo 公司產品，其驅動設備為 SIEMENS 公司生產的大功率同步機。成套設備均為進口設備，技術含量和造價高，是遷鋼公司重要設備。其安全穩(wěn)定運行與否，直接影響遷鋼公司主流程能否順產。為此，我廠在同步電

5、動機保護方面采用了 ABB 公司的 REM543 型電機保護裝置，實現(xiàn)了對同步機的自動化保護功能。其中差動保護是其主保護，也是最難調試的保護。目前我廠共安裝了 5 套制氧機組，前 3 套空壓機電機在安裝、調試差動保護時很不順利。因對自耦變壓器原理，三組 CT 接線與綜保設置的誤解，造成反復改線，修改設置，費了很多周折，延誤了投產時間。為解決此類問題，本人通過研究 REM543 綜保原理、自耦變工作原理、差動保護原，并結合實踐，總結出相量解析調試法,并應用到調試中，大大縮短了調試時間，為早日投產創(chuàng)造了條件。一、一、REM543 功能說明功能說明1.REM543 功能簡要說明（1 1）REM543

6、 前端視圖說明REM543 電機保護控制裝置不但有常規(guī)的過負荷、電流速斷及接地保護，不平衡、超時起動、縱差保護等多種保護功能, 而且還具有與自動化系統(tǒng)聯(lián)網的各種接口(前端的 RS232 和后端的 RS485 接口)。實現(xiàn)了全數(shù)字化處理 ,具有智能化故障診斷功能，能夠覆蓋電動機所有故障。REM543 保護裝置采用數(shù)字技術完成電動機所需的各項保護、控制、監(jiān)視和記錄功能。REM543 前端視圖如 1-1： 圖 1-1（2 2）REM543REM543 內部結構簡要說明內部結構簡要說明REM543 綜保裝置安裝在電源柜，采用 220V 直流工作電源，PT 母線提供 100V 交流電壓，CT 采集電流模

7、擬量，用于實現(xiàn)計量、顯示、保護功能； 本綜保有 15 個模擬量北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 4輸入，15 個開關量通道，功率輸出有 5 個雙極輸出端，模擬量輸出 4 個通道 在 MMI 界面輸入密碼,可以對功能控制塊進行設置?？刂菩盘柡蜖顟B(tài)信息通過串行總線傳送。CAP 505 繼電器配置軟件工具 REM543 內部結構原理圖如圖 1-2：圖 1-22.各同步機控制柜相關開關量對應關系如下：COCB1: 電源柜開關位置顯示 北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 5COIND1: 電源柜手車位置顯示COIND3: 電源柜地刀位

8、置顯示COIND4: 短接柜開關位置顯示COIND5: 短接柜手車位置顯示COIND7: 中性點柜開關位置顯示COIND8: 中性點柜手車位置顯示二、同步機相關控制設備及工作原理二、同步機相關控制設備及工作原理1.一次設備組成電源柜 HA5、短接柜 HA3、星點柜 HA2、自耦變壓器、勵磁柜；電源柜 CT、電機側 CT、星點柜 CT；測控設備 REM543。電源柜 CT、星點柜 CT、電機星點側 CT 分別采集三組電流數(shù)據(jù)進入綜保，用于計量、顯示、和保護。其中自耦變壓器，同步機均為星型接線。一次系統(tǒng)如圖 2-1：圖 2-12.一次設備基本參數(shù) 電源柜、短接柜、星點柜斷路器容量均北京市高級專業(yè)技

9、術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 6為 1600A，同步機參數(shù)為：10KV,16900KW，1500prm/min ,PF 0.97；CT 型號，C1/0.5；C2/5P20；自耦變壓器參數(shù)如表-1：設備代號型號容量一次電壓（V）一次電流（A）接線方式5ATT01QOSG-50000/10/50000KVA100002887/2540/2194Y,aO額定起動時間冷卻方式二次電壓（V）二次電流（A）額定頻率55SAN8500/8000/75003396/3175/282550HZ表-13.同步機啟動過程同步機啟動原理：同步機啟動時斷路器動作有一定邏輯關系，電流流向復雜,具體

10、說明如下：為了降低電機啟動時對電網的沖擊，本機組采用自耦變壓器降壓啟動，全壓運行，啟動時間 53 秒。 啟動時 DCS 發(fā)啟動指令，HA2 星點柜斷路器首先合閘，自耦變三相繞組尾端通過星點柜短接，使繞組封星點。1S 后，電源柜斷路器合閘，10KV 電源加到自耦變的繞組首端，自耦變壓器開始工作，進行自耦降壓。由抽頭輸出 7.5KV 電壓，輸送到同步機，使同步機降壓啟動。45S 投入勵磁，51S 星點柜斷路器分閘，電流由自耦變首端經串聯(lián)繞組，再由抽頭輸送給電機，此時相當于串電抗器啟動。2S 后 HA3 短接柜斷路器合閘，自耦變串聯(lián)繞組被短接，電流繞過自耦變壓器直接輸送給電機，10KV全壓加到電機繞

11、組，完成啟動過程。4.保護的投入同步機由啟動到運行，REM543 綜合保護器保護功能投入，其中 DIFF6G（差動保護）保護對電源柜到電機尾端之間的電器起到監(jiān)測保護功能，其保護范圍電源柜出線端，自耦變，同步機，和它們之間的電纜。一旦出現(xiàn)超過 100m A 的差動電流，保護馬上啟動 0S 跳閘。三、三、REM543 差動保護在同步機上的應用差動保護在同步機上的應用鋼遷鋼公司制氧廠，目前安裝了 5 套空壓機機組。前 3 套空壓機電機在安裝、調試差動保護時出了很多問題。由于安裝圖紙 CT 標識不清，同時對綜保內設置模式不清楚及對自耦變電流向量關系的誤解，導致調試摸索進行。造成反復改線，反復倒線，修改

12、設置，試車多次失敗。延誤了投產時間，該問題成為當時棘手問題。為徹底解決北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 7這個問題，本人通過對 REM543 綜保原理的研究和自耦變工作原理，差動保護理論分析，并結合實踐，總結出相量解析法用于差動保護調試，取得了良好的效果。1 對自耦變壓器電流向量關系的誤區(qū)調試人員對空壓機自耦變壓器電流相量關系有誤區(qū)，以自耦變單相繞組進行電流相量分析。如圖 3-3 所示：調試方認為串聯(lián)繞組電流向下，公共繞組電流向下，抽頭繞組電流由節(jié)點流出。 圖 3-3基于該觀點，由基爾霍夫第一定律得出電流相量關系為 I1=I2+I3，與單相繞組一次電流對應的

13、 CT 二次電流標注如圖 3-4：北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 8 圖 3-42.對上述觀點的糾正通過對自耦變壓器工作原理的分析，以自耦變和電機單相繞組進行分析。串聯(lián)繞組，公共繞組和低壓抽頭連接處存在節(jié)點如圖 3-5 所示。自耦變電流相量為串聯(lián)繞組電流 I1 流向節(jié)點，公共繞組電流 I2 流入節(jié)點，抽頭處電流 I3 流出節(jié)點提供給負載。圖 3-5由基爾霍夫第一定律得，單相繞組電流相量解析式為 I1+I2=I31 此時，與一次電流對應的 CT 二次電流方向如圖 3-6：所示北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 9圖 3-63

14、 .對公式的推論三組 CT 在電路中的布置及極性關系，電源側 CT1 的 S1 端、星點柜側 CT2 的 S1 端、電機側 CT3 的 S1 端為同極性端；其余 CT 的 S2 端為同極性端。一次電流 I1、I2、I3對應的二次電流為 i1、i2、i3。一次電流相量解析式推論如下：I1+(I2-I3)=02I1-(-I2+I3)=03對應二次電流相量解析式為：i1+(i2-i3)=0 4 i1-(-i2+i3)=05相量關系式45可以通過綜保來實現(xiàn)。在主電路無故障情況下，公式45是成立的，一旦被保護電路內部出現(xiàn)故障，即出現(xiàn)了差動電流，公式23不再成立，對應的相量解析式45也不再成立。差動電流被

15、綜保計算出來，超過整定值，立即啟動保護出口，跳開斷路器。我廠同步機差動保護利用三組 CT 與綜保的配合來實現(xiàn)的，該保護是電機的主保護。四、本機差動保護原理分析四、本機差動保護原理分析1.同步機從啟動到穩(wěn)定運行一次系統(tǒng)電流向量分析（1）開始啟動第一步，星點柜斷路器合閘，電源柜斷路器合閘，此時電流流向：電源柜出線電流即為自耦變高壓進線電流 I1，自耦變星點側電流 I2，電機電流即為自耦變抽頭電流 I3，向量關系為 I1+I2=I3 （2）啟動第二步，電源柜斷路器合閘，星點柜斷路器分閘狀態(tài)（持續(xù)時間為 2S） ，相當于串電抗器啟動。此時，因為星點柜斷路器分閘，自耦變尾端開路，不再構成中性點。此時電流

16、分北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 10布為：電源柜出線電流即為自耦變進線電流 I1,星點柜電流 I2=0,電機電流為自耦變抽頭電流 I3 由 I1+I2=I3，I1=I3。（3）第三步，電源柜斷路器合閘，短接柜斷路器合閘狀態(tài)電源柜斷路器合閘，短接柜斷路器合閘，此時電機啟動完畢，自耦變進線端和抽頭被短接。自耦變進線端、抽頭及星點柜側電流均為 0。此時電源柜出線電流與同步機星點側電流相等 I1=I3。2 .REM543 差動保護設置分析各采集點 CT 二次電流向量關系及分析要電：(1)根據(jù) CT 安裝的位置，明確二次端的極性。(2)二次端子極性受一次電流的影響

17、；明確三個 CT 二次電流的相量關系。(3)分析綜保內部功能設置，通過分析 REM543 內部功能設置，針對差動保護有兩種工作模式：其一，TYPE 對輸入的兩個電流向量求和，計算結果為零。其二，TYPE 對輸入的兩個電流相量求差，計算結果為零。通過分析可知，對于 TYPE 模式，要求進入綜保的兩個電流相量是反極性的，對于TYPE模式，要求進入綜保的兩個電流相量是同極性的。所以，接入綜保的電流向量必須滿足綜保設置的要求。3. 利用相量分析發(fā)實現(xiàn) REM543 差動保護的接線實例本綜保有 6 個電流模擬量輸入端口，對于本機存在的 3 組 CT 共 9 個電流模擬量組成的差動保護產生了沖突，故需要一

18、個解決方案?？刹捎靡唤M電流相量直接接入綜保，另兩組電流相量在綜保外先求和或求差，其結果再接入綜保。（1） 與綜保內 TYPE I 設置對應接線：根據(jù)該推論由公式 I1+（I2-I3）=0 2及對應二次相量關系式 i1+（i2-i3）=0 4實際接線時，應保證電流 i1 直接進入綜保，i2 與 i3 反極性求和，實現(xiàn)相量求差 i2-i3，再進入綜保，最后在綜保內實現(xiàn)相量求和 i1+(i2-i3)=0。 將綜保差動保護模式設定為 TYPE I，相對應的接線如下：電源側 CT1 的 S1 端直接進入綜保；星點柜側 CT2 的 S1 端與 電機側 CT3 的 S2 端相接，再進入綜保；電源側 CT1

19、的 S2 端，星點柜側 CT2 的 S2 端，電機側 CT3 的 S1 端短接再接地。接線原理圖 4-1 及實際接線如圖 4-2：北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 11圖 4-2（2）與綜保內TYPE 設置對應接線 ：根據(jù)推論公式 I1-(-I2+I3)=0 3i1-(-i2+i3)=0 5i1 直接進入綜保，i2 和 i3 反極性求和實現(xiàn)-i2+i3 再進入綜保。實現(xiàn)i1-（-i2+i3）=0。電源側 CT1三相繞組 的S1 端直接進入綜保，星點柜側 CT2的S2端與電機側 CT3的S1端連接再 接入綜保。電源側 CT1的S2端，星點柜側 CT2的S1端，

20、電機側 CT3的S2端短接再接地。接線原理如圖4-3北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 12圖 4-45.本廠同步機差動保護（Diff6G）定值保護模型如下圖北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 13圖 3-7參數(shù)說明：起動值 pick-up=0.1In斜率 start ratio=35%拐點 1turn-point1=0.2拐點 2turn-point2=2.0保護類型：自鎖6. 綜保差動保護參數(shù)設定菜單本綜保不足之處，是顯示界面。文本均為英文縮寫，為調試及故障分析增加了難度。（1）模塊的快速設置在 MMI 界面輸入密碼,按

21、ENTER 鍵，可以對功能控制塊進行設置。與綜保內TYPE I設置MAN MENUStatusProtection diff6g actual settingControl motstart seting group1 basic setting=10%Cond.monit nef1low seting group2 setting ratio=35%Measurement noc3low control setting turn point1=0.2*InCommunication noc3high input data1 turn point2=2.0InGeneral func noc3

22、inst input data2 inst setting=10*InTests npslow output dataInformation uv3high recorded data1aConfiguration uv3low recorded data1b 北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 14 recorded data2a recorded data2b recorded data3a recorded data3bControl setting diff6g = In use Group selection=group1 Active group=

23、group1 Trip siglal=latching Trip pulse=40ms Cbfp times=0100ms CT connection=type Test trip=do not activeTest cbfp=do not active與綜保內TYPE 設置MAN MENUStatusProtection diff6g actual settingControl motstart seting group1 basic setting=10%Cond.monit nef1low seting group2 setting ratio=35%Measurement noc3lo

24、w control setting turn point1=0.2*InCommunication noc3high input data1 turn point2=2.0InGeneral func noc3inst input data2 inst setting=10*InTests npslow output dataInformation uv3high recorded data1aConfiguration uv3low recorded data1b recorded data2a recorded data2b recorded data3a recorded data3bC

25、ontrol setting diff6g = In use Group selection=group1 Active group=group1 Trip siglal=latching Trip pulse=40ms Cbfp times=0100ms北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術資格評審申報論文 15 CT connection= type Test trip=do not activeTest cbfp=do not active（2）功能調試a、二次導線加入試驗電流，進入菜單 input data 查電流極性，進入綜保菜單，查 input data 顯如下所示：

26、 Input data1Current Il1=* *In current Il2=* *In current Il3=* *In Current Il1b=* *In current Il2b=* *In current Il3b=* *InCurrent Id1=* *In current Id2=* *In current Id3=* *InCurrent Ib1=* *In currentIb2=* *In currentIb3=* *InInput data2Angle Il1-Il2=* angleIl2-Il3=* angleIl3-Il1=*Angle Il1b-Il2b=*

27、angleIl2b-Il3b=* angleIl3b-Il1b=*Angle Il1-Il1b=* angle Il1-Il2b=* angleIl3-Il3b=*input bs1=not active觀察 Id 是否為零，否則，說明電路接線極性有問題。因該方法在電源柜處進行，僅保證接入綜保的電流極性是否滿足綜保的功能設置，不能保證電機側 CT 與星點柜 CT 接線的正確。（3）帶電調試采用 380V 交流電源代替 10KV 電源模擬開機程序，觀察綜保內 Input data 只有Il1= Ib1、Il2= Ib2、Il3= Ib3;Id1=0、Id2=0、Id3=0 才能說明綜保設定和接線基本正確。調試過程中，如果出現(xiàn)保護動作跳著，可以進入菜單，查看如下記錄：record data1date=* -*-*Time1Recorded data1該記錄項目同（2）所示,模式 II 調試同上通過記錄數(shù)據(jù)分析原因，采取相應的措施。（4）倒相注意問題試車時，如果發(fā)現(xiàn)電機運轉反向，應停機倒相，一般在短