十二REM543保護裝置在同步電機上的應(yīng)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(diào)試中的應(yīng)用電機差動保護調(diào)試中的應(yīng)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(diào)試中的應(yīng)用綜保電機差動保護調(diào)試中的應(yīng)用摘要摘要：差動保護在大型電氣設(shè)備上應(yīng)用廣泛，本文結(jié)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(diào)試上的應(yīng)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(yīng)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(dǎo)。并對保護裝置安裝、整定及調(diào)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(yīng)用，為電機差動保護的應(yīng)用提供了一定實踐經(jīng)驗。希望通過本文的論述對從事電氣工程的安裝、調(diào)試、維護及運行人員起到一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞關(guān)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(diào)試中的應(yīng)用綜保電機差動保護調(diào)試中的應(yīng)用.1摘要.1關(guān)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(nèi)部結(jié)構(gòu)簡要說明 .32.各同步機控制柜相關(guān)開關(guān)量對應(yīng)關(guān)系如下： .4二、同步機相關(guān)控制設(shè)備及工作原理.51.一次設(shè)備組成 .52.一次設(shè)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(yīng)用.61 對自耦變壓器電流向量關(guān)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(shè)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(shè)定菜單 .13（1）模塊的快速設(shè)置.13（2）功能調(diào)試.15（3）帶電調(diào)試.15（4）倒相注意問題.15五、REM543 綜保電機差動保護調(diào)試應(yīng)用小結(jié).16六、結(jié)束語：.16參考文獻(xiàn).16北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文 3緒論緒論：我廠空分系統(tǒng)主要設(shè)備是空壓機，為德國 MAN Turbo 公司產(chǎn)品，其驅(qū)動設(shè)備為 SIEMENS 公司生產(chǎn)的大功率同步機。成套設(shè)備均為進口設(shè)備，技術(shù)含量和造價高，是遷鋼公司重要設(shè)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(chǎn)。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(diào)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(diào)試差動保護時很不順利。因?qū)ψ择钭儔浩髟恚M CT 接線與綜保設(shè)置的誤解，造成反復(fù)改線，修改設(shè)置，費了很多周折，延誤了投產(chǎn)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(jié)合實踐，總結(jié)出相量解析調(diào)試法,并應(yīng)用到調(diào)試中，大大縮短了調(diào)試時間，為早日投產(chǎn)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(fù)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(wǎng)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(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)簡要說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文 4輸入，15 個開關(guān)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(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖 1-2：圖 1-22.各同步機控制柜相關(guān)開關(guān)量對應(yīng)關(guān)系如下：COCB1: 電源柜開關(guān)位置顯示 北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(guān)位置顯示COIND5: 短接柜手車位置顯示COIND7: 中性點柜開關(guān)位置顯示COIND8: 中性點柜手車位置顯示二、同步機相關(guān)控制設(shè)備及工作原理二、同步機相關(guān)控制設(shè)備及工作原理1.一次設(shè)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(cè) CT、星點柜 CT；測控設(shè)備 REM543。電源柜 CT、星點柜 CT、電機星點側(cè) 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(shè)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(shè)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(guān)系，電流流向復(fù)雜,具體

10、說明如下：為了降低電機啟動時對電網(wǎng)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?nèi)嗬@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(jīng)串聯(lián)繞組，再由抽頭輸送給電機，此時相當(dāng)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(yīng)用差動保護在同步機上的應(yīng)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(diào)試差動保護時出了很多問題。由于安裝圖紙 CT 標(biāo)識不清，同時對綜保內(nèi)設(shè)置模式不清楚及對自耦變電流向量關(guān)系的誤解，導(dǎo)致調(diào)試摸索進行。造成反復(fù)改線，反復(fù)倒線，修改

12、設(shè)置，試車多次失敗。延誤了投產(chǎn)時間，該問題成為當(dāng)時棘手問題。為徹底解決北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(jié)合實踐，總結(jié)出相量解析法用于差動保護調(diào)試，取得了良好的效果。1 對自耦變壓器電流向量關(guān)系的誤區(qū)調(diào)試人員對空壓機自耦變壓器電流相量關(guān)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(diào)試方認(rèn)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(guān)系為 I1=I2+I3，與單相繞組一次電流對應(yīng)的

13、 CT 二次電流標(biāo)注如圖 3-4：北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(fù)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(yīng)的 CT 二次電流方向如圖 3-6：所示北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(guān)系，電源側(cè) CT1 的 S1 端、星點柜側(cè) CT2 的 S1 端、電機側(cè) 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(yīng)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(yīng)二次電流相量解析式為：i1+(i2-i3)=0 4 i1-(-i2+i3)=05相量關(guān)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(nèi)部出現(xiàn)故障，即出現(xiàn)了差動電流，公式23不再成立，對應(yīng)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(cè)電流 I2，電機電流即為自耦變抽頭電流 I3，向量關(guān)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(dāng)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(gòu)成中性點。此時電流

16、分北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(cè)電流均為 0。此時電源柜出線電流與同步機星點側(cè)電流相等 I1=I3。2 .REM543 差動保護設(shè)置分析各采集點 CT 二次電流向量關(guān)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(guān)系。(3)分析綜保內(nèi)部功能設(shè)置，通過分析 REM543 內(nèi)部功能設(shè)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(jié)果為零。其二，TYPE 對輸入的兩個電流相量求差，計算結(jié)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(shè)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(chǎn)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(jié)果再接入綜保。（1） 與綜保內(nèi) TYPE I 設(shè)置對應(yīng)接線：根據(jù)該推論由公式 I1+（I2-I3）=0 2及對應(yīng)二次相量關(guān)系式 i1+（i2-i3）=0 4實際接線時，應(yīng)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(nèi)實現(xiàn)相量求和 i1+(i2-i3)=0。 將綜保差動保護模式設(shè)定為 TYPE I，相對應(yīng)的接線如下：電源側(cè) CT1 的 S1 端直接進入綜保；星點柜側(cè) CT2 的 S1 端與 電機側(cè) CT3 的 S2 端相接，再進入綜保；電源側(cè) CT1

19、的 S2 端，星點柜側(cè) CT2 的 S2 端，電機側(cè) 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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文 11圖 4-2（2）與綜保內(nèi)TYPE 設(shè)置對應(yīng)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(cè) CT1三相繞組 的S1 端直接進入綜保，星點柜側(cè) CT2的S2端與電機側(cè) CT3的S1端連接再 接入綜保。電源側(cè) CT1的S2端，星點柜側(cè) CT2的S1端，

20、電機側(cè) 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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(shè)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(diào)試及故障分析增加了難度。（1）模塊的快速設(shè)置在 MMI 界面輸入密碼,按

21、ENTER 鍵，可以對功能控制塊進行設(shè)置。與綜保內(nèi)TYPE I設(shè)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(nèi)TYPE 設(shè)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(shù)資格評審申報論文北京市高級專業(yè)技術(shù)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(diào)試a、二次導(dǎo)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(shè)置，不能保證電機側(cè) CT 與星點柜 CT 接線的正確。（3）帶電調(diào)試采用 380V 交流電源代替 10KV 電源模擬開機程序，觀察綜保內(nèi) Input data 只有Il1= Ib1、Il2= Ib2、Il3= Ib3;Id1=0、Id2=0、Id3=0 才能說明綜保設(shè)定和接線基本正確。調(diào)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(diào)試同上通過記錄數(shù)據(jù)分析原因，采取相應(yīng)的措施。（4）倒相注意問題試車時，如果發(fā)現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)反向，應(yīng)停機倒相，一般在短