第9章電動(dòng)機(jī)和電力電容器的保護(hù)分析課件

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

第9章電動(dòng)機(jī)和電容器的保護(hù)機(jī)械工業(yè)出版社電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

第9章電動(dòng)機(jī)和電容器的保護(hù)機(jī)械工業(yè)出版社1第9章電動(dòng)機(jī)和電容器的保護(hù)9.1電動(dòng)機(jī)的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式9.2廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)保護(hù)9.3同步電動(dòng)機(jī)保護(hù)9.4失磁保護(hù)9.5電力電容器保護(hù)機(jī)械工業(yè)出版社第9章電動(dòng)機(jī)和電容器的保護(hù)9.1電動(dòng)機(jī)的故障、不正常工作狀態(tài)29.1電動(dòng)機(jī)的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式在發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用機(jī)械中大多數(shù)采用異步電動(dòng)機(jī)，但是，在廠(chǎng)用大容量給水泵和低速磨煤機(jī)等設(shè)備上，則采用同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的主要故障是定子繞組的相間短路，其次是單相接地故障引起一相繞組的匝間短路。定子繞組的相間短路是電動(dòng)機(jī)最嚴(yán)重的故障，它會(huì)引起電動(dòng)機(jī)本身的嚴(yán)重?fù)p壞，使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓顯著下降，破壞其他用電設(shè)備的正常工作。因此，對(duì)于容量為2000kW及其以上的電動(dòng)機(jī)，或容量小于2000kW，但有6個(gè)引出線(xiàn)的重要電動(dòng)機(jī)，都應(yīng)該裝設(shè)縱差保護(hù)。對(duì)一般高壓電動(dòng)機(jī)則應(yīng)該裝設(shè)兩相式電流速斷保護(hù)，以便盡快地將故障電動(dòng)機(jī)切除。機(jī)械工業(yè)出版社9.1電動(dòng)機(jī)的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式在發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用機(jī)3單相接地對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害程度取決于供電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)的接地方式。對(duì)于小接地電流系統(tǒng)中的高壓電動(dòng)機(jī)，當(dāng)接地電容電流大于5～10A時(shí)，若發(fā)生接地故障就會(huì)燒壞繞組和鐵芯，因此應(yīng)該裝設(shè)接地保護(hù)，當(dāng)接地電流大于5A動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)接地電流大于10A時(shí)，動(dòng)作于跳閘。一相繞組匝間短路，會(huì)破壞電動(dòng)機(jī)的對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，并使相電流增大。最嚴(yán)重的情況是，電動(dòng)機(jī)的一相繞組全部短接，此時(shí)，非故障相的兩個(gè)繞組將承受線(xiàn)電壓，使電動(dòng)機(jī)遭到損壞。但是，目前還沒(méi)有簡(jiǎn)單而又完善的方法來(lái)保護(hù)匝間短路，所以，一般不裝設(shè)專(zhuān)門(mén)的匝間短路保護(hù)。機(jī)械工業(yè)出版社單相接地對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害程度取決于供電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)的接地方式。4電動(dòng)機(jī)的不正常工作狀態(tài)，主要是過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。產(chǎn)生過(guò)負(fù)荷的原因是：所帶機(jī)械過(guò)負(fù)荷；供電網(wǎng)絡(luò)電壓和頻率的降低而使轉(zhuǎn)速下降；熔斷器一相熔斷造成兩相運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和自啟動(dòng)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)負(fù)荷會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫升超過(guò)它的允許值，這樣就加速了繞組絕緣的老化，甚至?xí)㈦妱?dòng)機(jī)燒壞。對(duì)于容易發(fā)生過(guò)負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)，以便及時(shí)進(jìn)行處理。電動(dòng)機(jī)電源電壓因某種原因降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將下降，當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，將從系統(tǒng)中吸取很大的無(wú)功功率，造成電源電壓不能恢復(fù)。為保證重要電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護(hù)。機(jī)械工業(yè)出版社電動(dòng)機(jī)的不正常工作狀態(tài)，主要是過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。產(chǎn)生過(guò)負(fù)荷的原因是59.2廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)保護(hù)對(duì)于廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)，容量為2000kW以下時(shí)，一般可以裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在2000kW及其以上的電動(dòng)機(jī)，或容量小于2000kW，但有6個(gè)引出線(xiàn)的重要電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿(mǎn)足靈敏系數(shù)的要求時(shí)，都應(yīng)該裝設(shè)縱差保護(hù)。此外，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生過(guò)負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。機(jī)械工業(yè)出版社9.2廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)保護(hù)對(duì)于廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)，容量為2000kW以下時(shí)69.2.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在小接地電流系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)（3～6kV）中，電動(dòng)機(jī)的縱差保護(hù)一般采用兩相式接線(xiàn)，保護(hù)的原理接線(xiàn)圖如圖9-1所示。電動(dòng)機(jī)的縱差保護(hù)由兩個(gè)差動(dòng)繼電器構(gòu)成，保護(hù)裝置瞬時(shí)動(dòng)作于斷路器跳閘。圖9-1電動(dòng)機(jī)縱差保護(hù)原理接線(xiàn)圖機(jī)械工業(yè)出版社9.2.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在小接地電流系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)（3～6kV）7高壓電動(dòng)機(jī)縱差保護(hù)所用的電流互感器的變比和型號(hào)應(yīng)該相同而且滿(mǎn)足10%誤差曲線(xiàn)的要求。保護(hù)裝置的動(dòng)作電流可以按照躲過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電流來(lái)整定（考慮二次回路斷線(xiàn)），即(9-1)式中Krel——可靠系數(shù)，當(dāng)采用BCH～2型繼電器時(shí)取1.3，當(dāng)采用DL～11型繼電器時(shí)，取1.5～2；IN——電動(dòng)機(jī)的額定電流；KTA——電流互感器的變比保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)可以按照下式進(jìn)行整定,式中為最小運(yùn)行方式下電動(dòng)機(jī)出口兩相短路電流周期分量的有效值。(9-2)機(jī)械工業(yè)出版社高壓電動(dòng)機(jī)縱差保護(hù)所用的電流互感器的變比和型號(hào)應(yīng)該相同而且滿(mǎn)89.2.2電流速斷保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)中小容量的電動(dòng)機(jī)一般采用電流速斷保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)相間短路故障的主保護(hù)。電流互感器應(yīng)盡可能安裝在斷路器側(cè)。保護(hù)接線(xiàn)如圖9-2所示。

圖9-2電動(dòng)機(jī)的電流速斷保護(hù)原理接線(xiàn)圖(a)兩相電流差接線(xiàn)方式；(b)兩繼電器的兩相式接線(xiàn)方式機(jī)械工業(yè)出版社9.2.2電流速斷保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)中小容量的電動(dòng)機(jī)一般采用電9電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流可以按照下式計(jì)算式中Krel——可靠系數(shù)，對(duì)DL－10型繼電器，采用1.4～1.6，對(duì)GL—10型繼電器，采用1.8～2；Kcon——接線(xiàn)系數(shù)，當(dāng)采用不完全星形接線(xiàn)時(shí)，取1，當(dāng)采用兩相電流差接線(xiàn)時(shí)，??；Iss——電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流（周期分量）；KTA——電流互感器的變比保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)可以按照下式進(jìn)行校驗(yàn)(9-3)(9-4)機(jī)械工業(yè)出版社電動(dòng)機(jī)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流可以按照下式計(jì)算(9-3)(9-10電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電流整定，可以按下式計(jì)算(9-5)式中Krel——可靠系數(shù)，動(dòng)作于信號(hào)時(shí)，取1.05，動(dòng)作于減負(fù)荷時(shí)，取1.2；Kcon——接線(xiàn)系數(shù)；Kre——返回系數(shù)，取0.85；IN——電動(dòng)機(jī)的額定電流過(guò)負(fù)荷的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷的啟動(dòng)時(shí)間，一般取10～15s。機(jī)械工業(yè)出版社電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電流整定，可以按下119.2.3電動(dòng)機(jī)單相接地保護(hù)在小接地電流系統(tǒng)中的高壓電動(dòng)機(jī)，當(dāng)容量小于2000kW，而接地電容電流大于10A；或容量等于2000kW及其以上，而接地電容電流大于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)接地保護(hù)，無(wú)延時(shí)地作用于斷路器跳閘。高壓電動(dòng)機(jī)單相接地的零序電流保護(hù)裝置的原理接線(xiàn)圖如圖9-3所示。機(jī)械工業(yè)出版社9.2.3電動(dòng)機(jī)單相接地保護(hù)在小接地電流系統(tǒng)中的高壓電動(dòng)機(jī)，12圖中TAN為一環(huán)形導(dǎo)磁體的零序電流互感器。正常運(yùn)行以及相間短路時(shí)，由于零序電流互感器一次側(cè)三相電流的相量和為零，故鐵芯內(nèi)磁通為零，零序電流互感器二次側(cè)無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此電流繼電器KAZ中無(wú)電流通過(guò)，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。外部單相接地時(shí)，零序電流互感器將流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電容電流。圖9-3高壓電動(dòng)機(jī)零序電流保護(hù)裝置的原理接線(xiàn)圖機(jī)械工業(yè)出版社圖中TAN為一環(huán)形導(dǎo)磁體的零序電流互感器。正常運(yùn)行以及相間短13保護(hù)裝置的動(dòng)作電流，應(yīng)該大于電動(dòng)機(jī)本身的電容電流，即(9-6)式中Krel——可靠系數(shù)，取4～5；Ksen——外部發(fā)生單相接地故障，由電動(dòng)機(jī)本身對(duì)地電容產(chǎn)生的流經(jīng)保護(hù)裝置的最大接地電容電流保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)可以按下式校驗(yàn)(9-7)式中3I0C.min——系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)設(shè)備上發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝置TAN的最小接地電容電流機(jī)械工業(yè)出版社保護(hù)裝置的動(dòng)作電流，應(yīng)該大于電動(dòng)機(jī)本身的電容電流，即機(jī)械工業(yè)149.2.4電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的供電母線(xiàn)電壓短時(shí)降低或短時(shí)中斷又恢復(fù)時(shí)，為了防止電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)使電源電壓嚴(yán)重降低，通常在次要電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)低電壓保護(hù)，當(dāng)供電母線(xiàn)電壓降低到一定值時(shí)，延時(shí)將次要電動(dòng)機(jī)切除，使供電母線(xiàn)有足夠的電壓，以保證重要電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)。低電壓保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限分為兩級(jí)，一級(jí)是為了保證重要電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)，在其他不重要的電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)帶0.5s時(shí)限的低電壓保護(hù)，動(dòng)作于斷路器跳閘；另一級(jí)是當(dāng)電源電壓長(zhǎng)時(shí)間降低或消失時(shí)，對(duì)于根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程和技術(shù)保安等要求不允許自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護(hù)，經(jīng)10s時(shí)限動(dòng)作于斷路器跳閘。機(jī)械工業(yè)出版社9.2.4電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的供電母線(xiàn)電壓短時(shí)降低或15對(duì)于3～6kV高壓廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)接線(xiàn)，一般有以下四點(diǎn)基本要求：（1）當(dāng)電壓互感器一次側(cè)發(fā)生一相和兩相斷線(xiàn)或二次側(cè)發(fā)生各種斷線(xiàn)時(shí)，保護(hù)裝置均應(yīng)不動(dòng)作，并應(yīng)發(fā)出斷線(xiàn)信號(hào)。但是在電壓回路發(fā)生斷相故障期間，若廠(chǎng)用電母線(xiàn)上電壓真正消失或下降到規(guī)定值時(shí)，低電壓保護(hù)仍應(yīng)正確動(dòng)作。（2）當(dāng)電壓互感器一次側(cè)隔離開(kāi)關(guān)或隔離觸頭因誤操作被斷開(kāi)時(shí)，低電壓保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)作，并應(yīng)該發(fā)出信號(hào)。（3）0.5s和10s的低電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓應(yīng)分別整定。（4）接線(xiàn)中應(yīng)該采用能長(zhǎng)期耐受電壓的時(shí)間繼電器。根據(jù)上述要求擬定的比較完善的電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)接線(xiàn)圖如圖13－4所示。機(jī)械工業(yè)出版社對(duì)于3～6kV高壓廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)接線(xiàn)，一般有以下四點(diǎn)16圖中，1KV～4KV為低電壓繼電器，1KV～3KV用于0.5s跳閘的低電壓保護(hù)，4KV用于10s跳閘的低電壓保護(hù)。1KV、2KV所接電壓為Uab、Ubc。3KV和4KV所接電壓為相電壓Uac。3KV和4KV的專(zhuān)用熔斷器（FU4、FU5）的額定電流比FU1～FU3熔斷器的額定電流要大兩級(jí)，在電壓互感器二次回路故障時(shí)，F(xiàn)U1～FU3先熔斷，從而保證3KV和4KV不致因二次回路斷線(xiàn)失壓而誤動(dòng)作。機(jī)械工業(yè)出版社圖中，1KV～4KV為低電壓繼電器，1KV～3KV用于0.17當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)的廠(chǎng)用母線(xiàn)失去電壓或電壓降低到低電壓繼電器1KV～3KV的整定值時(shí)，1KV～3KV動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合，經(jīng)1KM的常閉觸點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT1，歷時(shí)0.5s后，1KT延時(shí)觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)信號(hào)繼電器1KS，發(fā)出低電壓保護(hù)跳閘信號(hào)，并將直流正電源加至低電壓保護(hù)0.5s跳閘小母線(xiàn)WOF1，把次要電動(dòng)機(jī)切除。如供電母線(xiàn)的電壓仍不能恢復(fù)，則當(dāng)電壓降低到4KV的整定值時(shí)，4KV動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)時(shí)間繼電器2KT，歷時(shí)10s后，2KT的延時(shí)觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)信號(hào)繼電器2KS，發(fā)出低電壓保護(hù)跳閘信號(hào)，并將直流正電源加至低電壓保護(hù)10s跳閘小母線(xiàn)WOF2上，把相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)切除。1KT和2KT啟動(dòng)后斷開(kāi)其常閉觸點(diǎn)，分別在繞組回路中串入電阻R1、R2，以減少回路電流，從而使時(shí)間繼電器能長(zhǎng)期通電而不致燒毀。機(jī)械工業(yè)出版社當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)的廠(chǎng)用母線(xiàn)失去電壓或電壓降低到低電壓繼電器1KV18當(dāng)電壓互感器一、二次側(cè)斷線(xiàn)時(shí)，1KV～3KV中相應(yīng)于斷線(xiàn)相無(wú)關(guān)的低電壓繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，光字牌HL1亮，發(fā)出電壓回路斷線(xiàn)信號(hào)。同時(shí)，1KM的常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，斷開(kāi)1KT、2KT的操作電源，將低電壓保護(hù)閉鎖，因而可以防止低電壓保護(hù)因電壓回路斷線(xiàn)而誤動(dòng)作。當(dāng)電壓互感器一次側(cè)隔離開(kāi)關(guān)因誤操作而斷開(kāi)時(shí)，直流回路的隔離開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)QS隨之?dāng)嚅_(kāi)，將保護(hù)的直流電源斷開(kāi)，從而可以防止保護(hù)的誤動(dòng)作。同時(shí)，監(jiān)視直流電源的繼電器KVS失磁，其延時(shí)返回的常閉觸點(diǎn)閉合，光字牌HL1亮，發(fā)直流回路斷線(xiàn)信號(hào)。同理，當(dāng)直流回路熔斷器熔斷時(shí)，也發(fā)出此信號(hào)。機(jī)械工業(yè)出版社當(dāng)電壓互感器一、二次側(cè)斷線(xiàn)時(shí)，1KV～3KV中相應(yīng)于斷線(xiàn)相無(wú)19保護(hù)裝置動(dòng)作電壓的整定如下：以10s延時(shí)切除重要電動(dòng)機(jī)的低電壓繼電器4KV的整定值，在高溫高壓發(fā)電廠(chǎng)可以取為額定線(xiàn)電壓的45%，即45V；在中溫中壓發(fā)電廠(chǎng)，可以取額定線(xiàn)電壓的40%，即40V。以0.5s延時(shí)切除不重要電動(dòng)機(jī)的低電壓繼電器1KV～3KV的整定按照躲開(kāi)最低運(yùn)行電壓及大容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓來(lái)進(jìn)行整定，一般可以取額定線(xiàn)電壓的（65%～70%）即（65～70）V。機(jī)械工業(yè)出版社保護(hù)裝置動(dòng)作電壓的整定如下：機(jī)械工業(yè)出版社209.3同步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)1kV以上的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該裝設(shè)以下幾種保護(hù)：相間短路保護(hù)，單相接地保護(hù)，低電壓保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)，非同步?jīng)_擊保護(hù)，失步保護(hù)，失磁保護(hù)，相電流不平衡保護(hù)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)。機(jī)械工業(yè)出版社9.3同步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)1kV以上的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該裝設(shè)以下幾種219.3.1過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)的構(gòu)成和異步電動(dòng)機(jī)的相同。保護(hù)的動(dòng)作電流整定為額定電流的1.4～1.5倍：保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘，其動(dòng)作時(shí)限大于同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。機(jī)械工業(yè)出版社9.3.1過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)的構(gòu)成和異步電動(dòng)機(jī)的相同。保護(hù)229.3.2非同步?jīng)_擊保護(hù)同步電動(dòng)機(jī)在電源中斷又重新恢復(fù)時(shí)，由于直流勵(lì)磁仍然存在，會(huì)象同步發(fā)電機(jī)非同步并入電網(wǎng)一樣，受到巨大的沖擊電流和非同步?jīng)_擊力矩。根據(jù)理論分析，在同步電動(dòng)機(jī)的定子電動(dòng)勢(shì)和系統(tǒng)電源電動(dòng)勢(shì)夾角為135o，滑差接近于零的最不利條件下合閘時(shí)，非同步?jīng)_擊電流可能高達(dá)出口三相短路的1.8倍；非同步?jīng)_擊力矩可能高達(dá)出口三相短路時(shí)沖擊力矩的三倍以上。在這樣大的沖擊電流和沖擊力矩的作用下可能發(fā)生同步電動(dòng)機(jī)繞組崩斷，絕緣損傷，連軸器扭壞等后果，還可能進(jìn)一步發(fā)展成為電機(jī)內(nèi)部短路的嚴(yán)重事故。因此，規(guī)程規(guī)定：大容量同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)不允許非同步?jīng)_擊時(shí)，宜裝設(shè)防止電源短路時(shí)中斷再恢復(fù)時(shí)造成非同步?jīng)_擊保護(hù)。機(jī)械工業(yè)出版社9.3.2非同步?jīng)_擊保護(hù)同步電動(dòng)機(jī)在電源中斷又重新恢復(fù)時(shí)，由23同步電動(dòng)機(jī)在電源中斷時(shí)，有功功率方向發(fā)生變化，因而可用逆功率繼電器，作為同步?jīng)_擊保護(hù)。同時(shí)，由于斷電時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在不斷地降低，反應(yīng)在電機(jī)端電壓上，是其頻率在不斷降低，因此也可以利用反應(yīng)頻率降低，頻率下降速度的保護(hù)作為非同步?jīng)_擊保護(hù)。非同步?jīng)_擊保護(hù)應(yīng)確保在供電電源重新恢復(fù)之前動(dòng)作。保護(hù)作用于勵(lì)磁開(kāi)關(guān)跳閘和再同步控制回路。這樣，電源恢復(fù)時(shí)，由于電機(jī)已滅磁，就不會(huì)遭受非同步?jīng)_擊。同時(shí)，電機(jī)在異步力矩作用下，轉(zhuǎn)速上升，滑差減小，等到滑差達(dá)到允許滑差時(shí)，再給電機(jī)勵(lì)磁，使其在同步力矩的作用下，很快拉入同步。對(duì)于不能再同步或根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程不需要再同步的電動(dòng)機(jī)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)應(yīng)用于斷路器和勵(lì)磁開(kāi)關(guān)跳閘。機(jī)械工業(yè)出版社同步電動(dòng)機(jī)在電源中斷時(shí)，有功功率方向發(fā)生變化，因而可用逆功率249.3.3失步保護(hù)同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定或靜態(tài)穩(wěn)定破壞，而導(dǎo)致的失步運(yùn)行主要有兩種情況：一種是存在直流勵(lì)磁時(shí)的失步（以下簡(jiǎn)稱(chēng)帶勵(lì)失步）；另一種是由于直流勵(lì)磁中斷或嚴(yán)重減少而引起的失步（以下簡(jiǎn)稱(chēng)失磁失步）。帶勵(lì)異步運(yùn)行的主要問(wèn)題是出現(xiàn)按轉(zhuǎn)差頻率脈振的同步振蕩力矩（其最大值為最大同步力矩，即一般電機(jī)產(chǎn)品樣本上所提供的最大力矩倍數(shù)所相應(yīng)的值）。這個(gè)力矩的量值高達(dá)額定力矩的1.5～3倍。它使電機(jī)繞組的端部綁線(xiàn)、電機(jī)的軸和連軸器等部位受到正負(fù)交變的扭矩的反復(fù)作用。扭矩作用時(shí)間一長(zhǎng)，將在這些部位的材料中引起機(jī)械應(yīng)力，影響其機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命。失磁異步運(yùn)行的主要問(wèn)題是引起轉(zhuǎn)子繞組（特別是阻尼繞組）的過(guò)熱、開(kāi)焊甚至燒壞。根據(jù)電機(jī)的熱穩(wěn)定極限，允許電機(jī)無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行的時(shí)間一般為10min。機(jī)械工業(yè)出版社9.3.3失步保護(hù)同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定或靜態(tài)25從上述分析可以看出，帶勵(lì)失步和失磁失步都需要裝設(shè)失步保護(hù)。失步保護(hù)通常按以下原理構(gòu)成：1．利用同步電機(jī)失步時(shí)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路中出現(xiàn)的交流分量同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路中僅有直流勵(lì)磁電流，而當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)失步后，不論是帶勵(lì)失步或是失磁失步，也不論同步電動(dòng)機(jī)是采用直流機(jī)勵(lì)磁或采用可控硅勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路中都會(huì)出現(xiàn)交流分量，因此利用這個(gè)交流分量，可以構(gòu)成帶勵(lì)失步和失磁失步的失步保護(hù)。2．利用同步電動(dòng)機(jī)失步時(shí)的定子電流的增大帶勵(lì)失步時(shí)，由于同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和系統(tǒng)電源電動(dòng)勢(shì)夾角δ的增大，使定子電流也增大，因此可以利用同步電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)兼作失步保護(hù)，反應(yīng)定子電流的增大而動(dòng)作。機(jī)械工業(yè)出版社從上述分析可以看出，帶勵(lì)失步和失磁失步都需要裝設(shè)失步保護(hù)。失26同步電動(dòng)機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)，其定子電流的數(shù)值決定于電動(dòng)機(jī)的短路比、啟動(dòng)電流倍數(shù)、功率因數(shù)和負(fù)荷率。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流倍數(shù)和功率因數(shù)通常變化不大，因此考慮電動(dòng)機(jī)的定子電流值時(shí)，主要考慮電動(dòng)機(jī)的短路比和負(fù)荷率。電動(dòng)機(jī)的短路比越大，電動(dòng)機(jī)從系統(tǒng)吸取的無(wú)功功率越大，故定子電流越大。短路比大于1的電動(dòng)機(jī)，負(fù)荷率影響不大，這種電動(dòng)機(jī)的失磁運(yùn)行時(shí)，定子電流可達(dá)額定電流的1.4倍以上，因此，利用電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)兼作失步保護(hù)，保護(hù)能可靠動(dòng)作。但當(dāng)電動(dòng)機(jī)的短路比小于1時(shí)，負(fù)荷率的影響就較大。負(fù)荷率較低時(shí)，定子電流就達(dá)不到額定電流的1.4倍，此時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)不能動(dòng)作，因此不能利用過(guò)負(fù)荷保護(hù)兼作失步保護(hù)。機(jī)械工業(yè)出版社同步電動(dòng)機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)，其定子電流的數(shù)值決定于電動(dòng)機(jī)的短路比、273．利用同步電動(dòng)機(jī)失步時(shí)定子電壓和電流間相角的變化帶勵(lì)失步時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)定子電動(dòng)勢(shì)和系統(tǒng)電源電動(dòng)勢(shì)間夾角δ發(fā)生變化，因而定子電壓和定子電流間的相間也隨著變化。失磁失步時(shí)，電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的發(fā)送無(wú)功功率變?yōu)槲諢o(wú)功功率，因而定子電壓和電流間的相角也會(huì)變化。因此利用定子電壓和電流間相角的變化，也可以構(gòu)成失步保護(hù)。失步保護(hù)應(yīng)延時(shí)動(dòng)作于勵(lì)磁開(kāi)關(guān)跳閘并作用于再同步控制回路。對(duì)于不能再同步或根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程不需要再同步的電動(dòng)機(jī)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)應(yīng)作用于斷路器和勵(lì)磁開(kāi)關(guān)跳閘。機(jī)械工業(yè)出版社3．利用同步電動(dòng)機(jī)失步時(shí)定子電壓和電流間相角的變化機(jī)械工業(yè)出289.4失磁保護(hù)負(fù)荷變動(dòng)達(dá)的同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)用反應(yīng)定子過(guò)負(fù)荷的失步保護(hù)時(shí)，應(yīng)增設(shè)失磁保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。除以上四種保護(hù)外，其他幾種保護(hù)的裝設(shè)原則、構(gòu)成原理及整定計(jì)算和異步電動(dòng)機(jī)基本相同（低電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓較異步電動(dòng)機(jī)略低，約為其額定電壓的50%），此外在保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，還須斷開(kāi)勵(lì)磁開(kāi)關(guān)。機(jī)械工業(yè)出版社9.4失磁保護(hù)負(fù)荷變動(dòng)達(dá)的同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)用反應(yīng)定子過(guò)負(fù)荷的失299.5電力電容器的保護(hù)本節(jié)討論的電力電容器的保護(hù)是指并聯(lián)電容器組，它的主要作用是利用其無(wú)功功率補(bǔ)償工頻交流電力系統(tǒng)中感性負(fù)荷，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)、改善電網(wǎng)質(zhì)量、降低線(xiàn)路損耗。電容器組一般由許多單臺(tái)小容量的電容器串并聯(lián)組成。安裝時(shí)可以集中于變電所進(jìn)行集中補(bǔ)償，也可以分散到用戶(hù)進(jìn)行就地補(bǔ)償。。機(jī)械工業(yè)出版社9.5電力電容器的保護(hù)本節(jié)討論的電力電容器的保護(hù)是指并聯(lián)30接線(xiàn)方式是并聯(lián)在交流電氣設(shè)備、配電網(wǎng)以及電力線(xiàn)路上。為了抑制高次諧波電流和合閘涌流，并且能夠同時(shí)抑制開(kāi)關(guān)熄弧后的重燃，一般在電容器組主回路中串聯(lián)接入一只小電抗器。為了確保電容器組停運(yùn)后的人身安全，電容器組均裝有放電裝置，低壓電容器一般通過(guò)放電電阻放電，高壓電容器通常用電抗器或電壓互感器作為放電裝置。為了保證電力電容器安全運(yùn)行，與其他電氣設(shè)備一樣，電力電容器也應(yīng)該裝設(shè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置機(jī)械工業(yè)出版社接線(xiàn)方式是并聯(lián)在交流電氣設(shè)備、配電網(wǎng)以及電力線(xiàn)路上。為了抑制319.5.1并聯(lián)電容器組的主要故障及其保護(hù)方式1、并聯(lián)電容器的主要故障（1）電容器組與斷路器之間連線(xiàn)的短路（2）單臺(tái)電容器內(nèi)部極間短路（3）電容器組多臺(tái)電容器故障2、電容器組的不正常運(yùn)行及其保護(hù)方式（1）電容器組過(guò)負(fù)荷（2）母線(xiàn)電壓升高（3）電容器組失壓機(jī)械工業(yè)出版社9.5.1并聯(lián)電容器組的主要故障及其保護(hù)方式1、并聯(lián)電容器的329.5.2電容器組與斷路器之間連線(xiàn)短路故障的電流保護(hù)當(dāng)電容器組與斷路器之間連線(xiàn)發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)外部故障的過(guò)電流保護(hù)，電流保護(hù)可以采用二相二繼電器式或二相電流差接線(xiàn)，也可以采用三相三繼電器式接線(xiàn)。電容器組三相三繼電器式接線(xiàn)的電流保護(hù)原理圖如圖13－5所示。機(jī)械工業(yè)出版社9.5.2電容器組與斷路器之間連線(xiàn)短路故障的電流保護(hù)當(dāng)電容器33

圖9－5電容器組過(guò)電流保護(hù)原理圖當(dāng)電容器組和斷路器之間連接線(xiàn)發(fā)生短路時(shí)，故障電流使電流繼電器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通KT繞組回路，KT觸點(diǎn)延時(shí)閉合，使KM動(dòng)作，其觸點(diǎn)接通斷路器跳閘繞組YR，使斷路器跳閘。過(guò)電流保護(hù)也可以用作電容器內(nèi)部故障后的后備保護(hù)，但只有在一臺(tái)電容器內(nèi)部串聯(lián)元件全部擊穿而發(fā)展成相間故障時(shí)才能動(dòng)作。機(jī)械工業(yè)出版社

圖9－5電容器組過(guò)電流保護(hù)原理圖當(dāng)電容器組和斷路器34電流繼電器的動(dòng)作電流可以按照下式整定(9-8)式中Krel——可靠系數(shù)，一般時(shí)限在0.5s以下時(shí)取2.5，較長(zhǎng)時(shí)限時(shí)取1.3；Kcon——接線(xiàn)系數(shù)；Kre——返回系數(shù)，當(dāng)采用三相三繼電器或兩相兩繼電器接線(xiàn)時(shí)取1，當(dāng)采用兩相電流差接線(xiàn)時(shí)，取；INC——電容器組的額定電流；KTA——電流互感器的變比保護(hù)的靈敏系數(shù)按照下式校驗(yàn)(9-9)機(jī)械工業(yè)出版社電流繼電器的動(dòng)作電流可以按照下式整定(9-9)機(jī)械工業(yè)出版社359.5.3電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，用于保護(hù)雙三角形連接電容器組的內(nèi)部故障，其原理接線(xiàn)圖如圖9-6所示。在A、B、C三相中，每相都分成兩個(gè)臂，在每個(gè)臂中接入一只電流互感器，同一相兩臂電流互感器二次側(cè)按電流差接線(xiàn)，即流過(guò)每一相電流繼電器的電流是該相兩臂電流之差，也就是說(shuō)它是根據(jù)兩臂中電流的大小來(lái)進(jìn)行工作的，所以叫做差動(dòng)保護(hù)。各相差動(dòng)保護(hù)是分相裝設(shè)的，而三相電流繼電器差動(dòng)接成并聯(lián)。由于電容器組接成雙三角形接線(xiàn)，對(duì)于同一相的兩臂電容量要求比較嚴(yán)格，應(yīng)該盡量做到相等。對(duì)于同一相兩臂中的電流互感器其變比也應(yīng)相同，而且其特性也盡量一致。

機(jī)械工業(yè)出版社9.5.3電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，用于36圖9-6電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理圖機(jī)械工業(yè)出版社圖9-6電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理圖機(jī)械工業(yè)出版社37在正常運(yùn)行情況下，電流繼電器都不會(huì)動(dòng)作，如果在運(yùn)行中任意一個(gè)臂的某一臺(tái)電容器的內(nèi)部有部分串聯(lián)元件擊穿，則該臂的電容量增大，其容抗減小，因而該臂的電流增大，使兩臂的電流失去平衡。當(dāng)兩臂的電流之差大于整定值時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，中間繼電器動(dòng)作，作用于跳閘，將電源斷開(kāi)。由圖9－6可以看出，差動(dòng)和信號(hào)回路是各自分開(kāi)的，而時(shí)間及出口回路是各相共用的。電流繼電器的整定按以下兩個(gè)原則進(jìn)行計(jì)算：（1）為了防止誤動(dòng)作，電流繼電器的整定值必須躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)電流互感器二次回路中由于各臂的電容量配置不一致而引起的最大不平衡電流，即(9-10)式中Krel——橫差保護(hù)的可靠系數(shù)，取2；Iunb.max——正常運(yùn)行時(shí)二次回路最大不平衡電流。機(jī)械工業(yè)出版社在正常運(yùn)行情況下，電流繼電器都不會(huì)動(dòng)作，如果在運(yùn)行中任意一個(gè)38（2）在某臺(tái)電容器內(nèi)部有50%～70%串聯(lián)元件擊穿時(shí)，保證裝置有足夠的靈敏系數(shù)，即(9-10)式中Ksen——橫差保護(hù)的靈敏系數(shù)，取1.5；Iunb——一臺(tái)電容器內(nèi)部50%～70%串聯(lián)元件擊穿時(shí)，電流互感器二次回路中的不平衡電流。Qc-單臺(tái)電容器的容量，kvar.-單臺(tái)電容器元件擊穿相對(duì)數(shù)，取0.5～0.7為了躲開(kāi)電容器投入合閘瞬間的充電電流，以免引起保護(hù)的誤動(dòng)作，在接線(xiàn)中采用了延時(shí)0.2s的時(shí)間繼電器。橫差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、靈敏系數(shù)高、動(dòng)作可靠、不受母線(xiàn)電壓變化的影響，因而得道了廣泛的利用。其缺點(diǎn)是裝置電流互感器太多，對(duì)同一相臂電容量的配合選擇比較費(fèi)事。機(jī)械工業(yè)出版社（2）在某臺(tái)電容器內(nèi)部有50%～70%串聯(lián)元件擊穿時(shí)，保證裝399.4.5、中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)用于保護(hù)雙星形接線(xiàn)電容器組的內(nèi)部故障，其原理接線(xiàn)圖如圖9－7所示。由圖9-7可見(jiàn)，在兩個(gè)星形的中性點(diǎn)之間的連線(xiàn)上，接入一只電流互感器TA，其二次側(cè)接入電流繼電器KA。這種接線(xiàn)方式的原理實(shí)質(zhì)是比較每相并聯(lián)支路中電流的大小。當(dāng)兩組電容器各對(duì)應(yīng)相電容量的比值相等時(shí)，中性點(diǎn)連接線(xiàn)上的電流為零，而當(dāng)其中任一臺(tái)電容器內(nèi)部故障有70%～80%串聯(lián)元件擊穿時(shí)，中性點(diǎn)連接線(xiàn)上出現(xiàn)的故障電流會(huì)使電流繼電器動(dòng)作，使斷路器跳閘。機(jī)械工業(yè)出版社9.4.5、中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)用于保護(hù)雙星409.4.5、中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)圖9-7電容器組中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)原理圖機(jī)械工業(yè)出版社9.4.5、中性線(xiàn)電流平衡保護(hù)圖9-7電容器組中性線(xiàn)電流平衡41電流繼電器動(dòng)作電流的整定原則同橫差保護(hù)，即電流繼電器的整定值必須躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)電流互感器二次回路中由于各臂的電容量配置不一致而引起的最大不平衡電流及單臺(tái)電容器內(nèi)部50%～70%的串聯(lián)元件擊穿時(shí)，使保護(hù)裝置靈敏系數(shù)Ksen≥1.5即