高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)誤動(dòng)原因分析

1、高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)誤動(dòng)原因分析 某煉油廠的主風(fēng)機(jī)是一臺(tái)生產(chǎn)中最關(guān)鍵的設(shè)備，由一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YKOS2500-2 ，主要參數(shù)為 10kV 、 2500kW 。繼電保護(hù)設(shè)計(jì)裝設(shè)了過(guò)負(fù)荷保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、低電壓保護(hù)、接地保護(hù)、機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)等。在安裝調(diào)試工作中曾出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，過(guò)負(fù)荷誤動(dòng)作、自行起動(dòng)等故障，下面分別分析介紹。 1 、控制保護(hù)原理 該機(jī)的實(shí)際接線，見(jiàn)圖 1 （圖中對(duì)實(shí)際圖進(jìn)行了簡(jiǎn)化，僅畫(huà)出重要的有關(guān)部分）。 一次線路中斷路器用 ZN28-1000/10 型手車(chē)型真空開(kāi)關(guān)，安裝在高壓室，由現(xiàn)場(chǎng)操作工通過(guò)按鈕 SB1、 SB2 控制。 控制部分也安裝在高壓室，采用 22

2、0V 直流電源。 動(dòng)作原理：按 SB1 ，合閘線圈 CL(H) 得電，斷路器合閘，按 SB2 跳閘線圈 CL(F) 得電，斷路器分閘。指示燈 HG 既作分閘指示，又可監(jiān)視合閘回路是否正常， HR 既作合閘指示，又可監(jiān)視分閘回路是否正常。 K0 是防跳繼電器，防止合閘后有故障而按鈕 SB1 未松開(kāi)時(shí)重復(fù)合閘。 CLK 是小車(chē)式真空斷路器本身的機(jī)械閉鎖行程開(kāi)關(guān)，防止在合閘位置搖出斷路器小車(chē)。 K2 由安裝在 PT 柜中的低電壓繼電器觸點(diǎn)（已經(jīng)過(guò)時(shí)間繼電器延遲）控制， K3 由主風(fēng)機(jī)機(jī)組故障（如低油壓）觸點(diǎn)控制，均直接作用于跳閘。 差動(dòng)保護(hù) KA5 、 KA6 觸頭，通過(guò)繼電器 K 出口跳閘， K

3、兩端并一個(gè)電阻起增大信號(hào)回路電流作用，保證電流信號(hào)繼電器 K4 可靠動(dòng)作，接地繼電器觸點(diǎn) K7 通過(guò)連接片可以切換成信號(hào)或跳閘。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)通過(guò)時(shí)間繼電器 KT 實(shí)現(xiàn)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 2 、繼電保護(hù)裝置的調(diào)試及故障排除     繼保裝置在安裝后的調(diào)試中曾出現(xiàn)差動(dòng)、過(guò)負(fù)荷誤動(dòng)等故障，控制回路也出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)手動(dòng)停機(jī)后又自動(dòng)起動(dòng)等故障，下面分別予以分析。 2 .1 、差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作 差動(dòng)用保護(hù)電流互感器 TA2a 、 TA2c 、 TA4a 、 TA4c 均為 LZX-10 型， 0.5 級(jí) /D 級(jí)，電流變比為 400/5 ， D 級(jí)是差動(dòng)保護(hù)專(zhuān)用。其中 T

4、A4 安裝在電動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)， TA2 安裝在高壓控制室，兩者相距 240m 。差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流整定值為 2.7A 。第一次起動(dòng)時(shí)，差動(dòng)迅速保護(hù)動(dòng)作而跳閘。經(jīng)過(guò)分析原因，認(rèn)為電流互感器的極性接錯(cuò)的可能性較大，經(jīng)查果然是極性問(wèn)題，系裝在現(xiàn)場(chǎng)（電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)小間）的電流互感   器 TA4a 二次極性接反，造成正常時(shí)差動(dòng)繼電器中存在電流流過(guò)動(dòng)作。將其改為正確接線后，為了調(diào)試方便，確認(rèn)電機(jī)沒(méi)有異常后，取消差動(dòng)保護(hù)，再次起動(dòng)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功。但電機(jī)起動(dòng)期間，“差動(dòng)回路斷線”信號(hào)還是不能復(fù)位，起動(dòng)完后，又可以復(fù)位。差動(dòng)斷線電流繼電器 KA1 的整定電流為 0.5A 。說(shuō)明起動(dòng)時(shí)回路有大于 0.5A

5、 的差電流流過(guò)。而差動(dòng)斷線只發(fā)預(yù)告信號(hào)，不會(huì)使回路跳閘。此次起動(dòng)是取消差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)的，這樣就不能滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)   保護(hù)要求。回路存在差電流是肯定的，這個(gè)差流從那里來(lái)？停機(jī)后經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查，確認(rèn)實(shí)際接線完全符合設(shè)計(jì)要求極性也正確，將差動(dòng)回路連接恢復(fù)，投入差動(dòng)保護(hù)，再次起動(dòng)，差動(dòng)瞬間跳閘，這究竟是什么原因呢？從原理圖上看沒(méi)問(wèn)題，安裝接線方面的問(wèn)題已排除，是不應(yīng)該出現(xiàn)這種現(xiàn)象的。 經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析，問(wèn)題的根本原因是電流互感器二次負(fù)載阻抗大小不平衡且都超過(guò)額定負(fù)載。 我們知道， LZX-10 ， 400/5 ， D 級(jí)電流互感器的額定二次負(fù)荷在 cos =0.8 時(shí)，只有 0.6 ，超出此范圍就不

6、準(zhǔn)確。 這種互感器 10% 誤差時(shí)的電流倍數(shù)曲線見(jiàn)圖 2  。     由圖 2 可知，二次負(fù)荷只有在 0.6 以?xún)?nèi)， 10% 的誤差時(shí)，電流倍數(shù)才有 15 倍。 高壓室到現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的距離達(dá) 240m 。選用的控制電纜為 2.5mm 2 的銅芯線，通過(guò)計(jì)算線路的電阻：     R1=2 × L/S=2 × 0.0175 × 240 ÷ 2.5=3.36 。     電流互感器二次線圈所串聯(lián)的負(fù)荷有儀表、繼電器的阻抗 、導(dǎo)線電阻以及接觸電阻等阻抗 ，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)電

7、阻已達(dá)4，從圖 2 可以看出， 10% 誤差時(shí)只允許 4 倍電流，而電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流就有 6 倍。 電流互感器負(fù)荷超過(guò)銘牌規(guī)定的阻抗值較多，引起了保護(hù)誤動(dòng)作。這說(shuō)明二次回路阻抗的大小很重要。我廠實(shí)際情況是電流互感器 2TAa 、 2TAc 與差動(dòng)繼電器 KA5 、 KA6 及 KA1 均裝于高壓室。 TA2a 、 TA2c 的二次到差動(dòng)繼電器的距離很短，只有 3 米左右。此回路電阻： R2=2 × L/S=2 × 0.0175 × 3 ÷ 2.5=0.042 。 此值只有 R1 的八十分之一大。電動(dòng)機(jī)的額定電流為 166A ，起動(dòng)電流為額定電流的 6 倍

8、，則二次瞬時(shí)電流可達(dá) 166 × 6/80=12.45A 。串入差動(dòng)繼電器的阻抗相差太大，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的電流差值也大。故起動(dòng)時(shí)，差動(dòng)保護(hù)跳閘。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將本來(lái)在控制室的電流互感   器公共接地端改至現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)基礎(chǔ)小間內(nèi)接地，使兩條線路阻抗   基本平衡。再次起動(dòng)，起動(dòng)成功。 由于該方法加大了線路電阻，差流雖然減少，不發(fā)生誤動(dòng)，但因互感器誤差較大。這只是為不影響生產(chǎn)而采取的臨時(shí)措施，最好的辦法還是在下次停產(chǎn)大檢修時(shí)，更換現(xiàn)場(chǎng)到高壓室的控制電纜，加大截面，將線路電阻降至規(guī)定值以?xún)?nèi)。 2.2 、過(guò)負(fù)荷保護(hù)誤動(dòng)作     在調(diào)試中，發(fā)

9、現(xiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，一切正常，當(dāng)打開(kāi)風(fēng)門(mén)逐漸增加負(fù)荷至 85% 左右額定負(fù)荷時(shí)，電動(dòng)機(jī)的“過(guò)負(fù)荷”保護(hù)動(dòng)作跳閘。 檢查過(guò)負(fù)荷用電流繼電器的整定值，是設(shè)計(jì)給定的 3A ，沒(méi)有發(fā)生變化，就是說(shuō)，電流繼電器中確定流過(guò)了 3A 以上的電流，相當(dāng)于一次電流 240A ，而當(dāng)時(shí)實(shí)際的負(fù)荷僅 140A ，為何會(huì)誤動(dòng)作？    從圖 3 中，我們知道，過(guò)負(fù)荷采用兩相三繼電器保護(hù)方式， KA2 、 KA3 中流過(guò)的分別是 A 相、 C 相電流， KA4 中流過(guò)的是 A 、 C 兩相電流的矢量和，即    I  4 &#

10、160; = I  a  + I c     正常接線時(shí)， I  4   = I a  + I  c  = - I  b ，相當(dāng)于 B 相電流。實(shí)際檢查電流互感器的二次接線，發(fā)現(xiàn)是 C 相的 TA3c 二次線 K1 、 K2 接反，造成 KA4 電流繼電器中流過(guò)的電流變成   I 4 ' =  I a   -  I c&

11、#160;  。     從圖 3 中矢量圖分析可知，此時(shí)   I 4 '  =  I a   -  I c   因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)   正常時(shí)，三相電流平衡，大小基本相等設(shè)  I a  = I c ，那么     I 4 =   3I a   =   3I A /n L   =

12、   3 × 140 ÷ 80 = 3.03A     此值已大于 KA4 的動(dòng)作電流。     由此可知，是電流互感器 TA3c 的二次線接反引起過(guò)負(fù)荷保護(hù)誤動(dòng)作，更改接線后，故障排除。 2.3 、電動(dòng)機(jī)停機(jī)后，自行起動(dòng)     電動(dòng)機(jī)設(shè)置了低電壓保護(hù)，是為了確保電網(wǎng)失電后，主風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)能可靠的斷開(kāi)電源，防止電網(wǎng)恢復(fù)正常后，電動(dòng)機(jī)又自行再起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)正常停機(jī)后，沒(méi)有按開(kāi)機(jī)按鈕，不應(yīng)起動(dòng)。 在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，有一次人工停機(jī)后，電動(dòng)機(jī)馬上又自

13、行起動(dòng)，操作工立即再一次按停機(jī)按鈕 SB2 ，電動(dòng)機(jī)才停下來(lái)。 檢查分析后，判斷不是低電壓保護(hù)問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行正常，沒(méi)有出現(xiàn)失壓現(xiàn)象，低電壓監(jiān)測(cè)部分也工作正常，懷疑是起動(dòng)線路有故障。 經(jīng)仔細(xì)查找，發(fā)現(xiàn)是小車(chē)式高壓真空開(kāi)關(guān)的 CLK 行程開(kāi)關(guān)上的引線，由于大修后沒(méi)固定好，真空開(kāi)關(guān)的機(jī)械部分動(dòng)作時(shí)，將圖 1 中 C 、 D 兩點(diǎn)導(dǎo)線壓破后都與鐵板接觸，相當(dāng)于接地且短接。 C 、 D 短接后，直流電源從 + 插頭 D C CLK 常閉 CL(H) 合閘線圈 QF1 常閉插頭  -  電源構(gòu)成回路，使電動(dòng)機(jī)合閘起動(dòng)，合閘后雖然 QF1 常閉點(diǎn)斷開(kāi)，但真空開(kāi)關(guān)已處于合閘位置，只有待人工按 SB2 停機(jī)按鈕，才能停下來(lái)。     更換破損導(dǎo)線并固定好后，故障排除。從此例故障看出，檢修工作中導(dǎo)線不固定好，也