电机大了为什么要装差动保护 [电机差动保护]

来源:应急预案 发布时间:2019-10-13 08:37:49 点击:

大容量电动机微机差动保护装置研究

1 引言

电动机差动保护主要用于大型电动机(2000kVA以上)的内部短路保护。在电动机运行中采用 的常规保护是电流速断保护,为了躲过电动机的起动电流,其速断整定值往往比额定电流大 很多,因而灵敏度较低,对电动机内部故障保护区很小。为了提高保护灵敏度,对于大容量 或重要电动机,均采用差动保护。以往差动保护主要采用电磁型差动继电器,不仅灵敏度低 、精度差,而且难以适应电力系统综合自动化的要求。进入90年代,随着微机在电力系统中 的不断普及和发展,国内外都在研究微机型电动机差动保护装置,以充分发挥微机监测精度 高、功能全等特点,同时也可满足电力系统发展的需要。

2 差动保护基本原理及动作判据

2.1 基本保护原理

所谓差动就是比较被保护元件各端电流的幅值和相位,对电动机来说,可在其一相绕组两端 分别装设特性和变比完全相同的电流互感器(见图1),且规定一次侧电流I1和I′1的正方向为由线路流向电动机的方向,则二次侧电流为

2=1/n

′2=′1/n

′d=2-′2

式中 n——电流互感器变比

图1 电动机差动保护原理图

2、′2——两电流互感器二次侧电流

d——差动电流

当电动机正常运行或外部故障时,流入电动机一相绕组上的两个电流互感器的电流大小、相位均相同。在不考虑电流互感器励磁电流影响时有

1=′1

2=′2

d=2-′2=0

所以差动保护不起作用。

当保护范围内部故障时,假设图1中A相绕组在d点发生短路故障,则在d点两侧均有电流流向短路点,且幅值、相位均不相同,于是有

1≠′1

2≠′2

d=2-′2≠0

差动保护起作用。

由上述分析可得如下结论:

(1)差动保护对电动机外部故障不起作用,只保护内部故障。

(2)理想情况下差动保护动作判据为|d|≠0。

2.2 差动保护动作判据分析

在实际情况下,能否直接采用上述结论呢不能。因为保护所选用的电流互感器,即使型号相同,标称变比相等,其励磁特性也不可能完全相同,从而产生不平衡电流。

(1)稳态不平衡电流 当考虑电流互感器励磁电流时,有

2=(1-L)/n

′2=(′1-′L)/n

d=(′L-L)/n≠0

式中L,′L——两电流互感器励 磁电流

(2)暂态不平衡电流 差动保护是瞬时动作的,在外部短路暂态过程中,一次侧短路电流中包含有非周期分量,由于它对时间的变率远小于周期分量的变率,很难变换到二次侧,大部分成为电流互感器的励磁电流,这将使不平衡电流大为增加。

为此,欲使差动保护可靠、正确,差动起动电流必须躲过最大不平衡电流。本文采用比率差 动算法,动作判据为

|d|≥set|d|≥K.|∑|

式中

d=2-′2

∑=(2+′2)/2

set——差动保护起动电流

K——比率制动系数

当上述两判据同时满足时,差动保护动作。

3 微机差动保护装置硬件设计

根据上述差动保护原理及要求,采用两相式保护,硬件原理框图如图2所示。主要包括主控 模块、键控显示模块、数据采集模块、抗干扰模块及跳闸出口控制模块等。

图2 微机差动保护装置硬件框图

3.1 主控模块

主要采用MCS-51系列单片机系统,完成键盘中断响应,数据采集、运算、处理及结果显示 ,报警、保护信号输出等功能。当今国内十六位单片机(如8096、80196)已很普及,而本装置采用八位单片机(8751、8752) ,主要原因如下:

(1)目前国内十六位单片机中内置程序存储器的很少,若采用十六位单片机,必须外扩程序 存储器,不仅电路复杂,而且因程序地址线、数据线外露,抗干扰能力大大降低。而大容量 电动机工作环境为高压大电流,电网冲击、电磁干扰、粉尘污染等都很严重,尽管可以采取 软硬件Watch-dog等防护措施,但若程序频繁“跑飞”,装置仍将难以正常工作。而八位单 片机中程序存储器内置式芯片(8751、8752等)则很普遍,实践证明,程序内置后在CPU读取 指令时,因不和外部打交道,抗干扰能力大幅度提高。

(2)十六位单片机内置4路或8路十位A/D转换器,虽可以满足一般保护的精度要求,且电路简 单,但本装置不仅要起保护作用,而且要具有现场监测功能,所以对数据采集的精度要求较 高,必须外

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