4500KW電機(jī)差流速斷保護(hù)動(dòng)作研究分析及對(duì)策

1、4500kwW電動(dòng)機(jī)差流速斷保護(hù) 動(dòng)作及研究及對(duì)策 馮振海 常瓊?cè)A 陳樹寬 劉寶斌 周云瑤 郭文斌 710038 灞橋熱電廠【摘要】：某發(fā)電廠4500kwW電動(dòng)給水泵在定期輪換工作啟動(dòng)過程中，差流速斷保護(hù)動(dòng)作，作者通過對(duì)開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、電纜、保護(hù)裝置及二次回路的一系列檢查，對(duì)差流產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入的分析，分析得出電機(jī)啟動(dòng)過程CT特性對(duì)繼電保護(hù)定值的影響，對(duì)差流產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入的分析， 并對(duì)電機(jī)實(shí)際啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)行電流進(jìn)行錄波再次深入分析，并針對(duì)實(shí)際運(yùn)行工況，對(duì)保護(hù)定值計(jì)算原則及參數(shù)進(jìn)行修訂、進(jìn)行優(yōu)化繼電保護(hù)定值，最終實(shí)現(xiàn)電機(jī)正常啟動(dòng)?！娟P(guān)鍵詞】：差流速斷保護(hù) 分析 研究 【Abstract】：

2、A power plant 4500 kw electric feed water pump in the regular work in the process of start, differential velocity fault protection action, based on switch, motor, cable, protection and secondary circuit of a series of inspection, analysis the motor starting process CT features of relay protection se

3、tting of the influences of differential current reasons to carry on the thorough analysis, and the actual operation of the motor start current wave record again in-depth analysis, in view of the actual operation condition, the definite value for optimization, and finally realize the normal starting

4、motor. 【Key words】: Differential velocity fault protection aAnalysis rResearch 2013年1月16日，我廠#12給水泵在做定期輪換工作中啟動(dòng)時(shí)跳閘，檢查保護(hù)動(dòng)作信息為差流速斷保護(hù)動(dòng)作。隨后我廠緊急安排檢修人員進(jìn)行檢查電機(jī)絕緣、定子繞組直阻測試 ；電纜、電機(jī)直流、交流耐壓； 保護(hù)裝置檢查、保護(hù)用CT變比、直阻、二次回路完整性及絕緣、V/A特性測試、CT變比二次回路完整性及絕緣檢查；保護(hù)校驗(yàn)線性度和校核VA特性正常。電機(jī)按照規(guī)定配置有電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)、差動(dòng)保護(hù).。#12給水泵主回路為雙電源供電方式，分別分布在廠6kV11B

5、段、廠6kV12A段（6kvV開關(guān)操作回路設(shè)置有閉鎖接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相互比閉鎖，正常運(yùn)行方式下，只能由一個(gè)開關(guān)向電動(dòng)機(jī)供電）。其差動(dòng)保護(hù)裝置于2010年更換為國電南自保護(hù)裝置PSM6921U差動(dòng)綜合保護(hù)裝置，投運(yùn)一年多，#12給水泵多次啟動(dòng)均未發(fā)生異常情況。一、 一次設(shè)備基本情況及檢查情況：1、 一次設(shè)備基本參數(shù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)及參數(shù)為：型號(hào)YK4500-2/1430 、PN=額定功率4500kW 、額定電流IN=494A UN =額定電壓6kV COS=、額定功率因數(shù)0.91 高壓電纜規(guī)格參數(shù)為：型號(hào) ZR-YJV22-6/6kV 、規(guī)格3×185mm2（廠6kV11B段）， 型號(hào)ZR-YJ

6、V22-6/6kV 、規(guī)格3×185mm2（廠6kV12A段）。2、一次設(shè)備檢查結(jié)果：電動(dòng)機(jī)檢查情況：在電機(jī)接線盒甩開電纜接線，并打開電機(jī)中性點(diǎn)連接母排，。測量電機(jī)各相直阻見下表測試結(jié)果：序號(hào)相別測量值(m)上次大修檢修記錄測量值(m)（2010年5月）1U-U20.9620.962V-V21.0221.123W-W21.0821.05結(jié)論：符合要求電機(jī)絕緣測試結(jié)果序號(hào)相別測量值(M)備注1U-U40000測量某一相時(shí)，另外兩相短板路并接地2V-V400003W-W40000結(jié)論：符合要求電纜絕緣測試結(jié)果序號(hào)相別測量值(M)備注1A40000測量某一相時(shí)，另外兩相短板路并接地2B30

7、0003C30000結(jié)論：符合要求電機(jī)直流耐壓測試結(jié)果序號(hào)相別測量值(uA)備注 1U-U2電壓12000V下的測試值，20uA以下合格2V-V1.83W-W1.5備注：電壓12000V下的測試值結(jié)論：符合要求電纜直流耐壓測試結(jié)果序號(hào)相別測量值(uA)備注 1A10電壓25000V下的測試值，20uA以下合格2B63C8備注：電壓25000V下的測試值結(jié)論：符合要求電動(dòng)機(jī)交流耐壓， 按照規(guī)程在1.5Ue即9kV，1min，耐壓正常。二、 保護(hù)動(dòng)作及配置及動(dòng)作、檢查情況1、保護(hù)動(dòng)作報(bào)文 ：2013.1.15 07：47：02.377電流突變量元件判斷啟動(dòng)2013.1.15 07：47：02.41

8、2 差流速斷啟動(dòng)動(dòng)作 2013.1.15 07：47：02.417 差流速斷動(dòng)作Icd=21.81A2013.1.15 07：47：02.432 差流啟動(dòng)復(fù)歸2013.1.15 07：47：07.377電流突變量元件判斷返回2、保護(hù)定值計(jì)算 ：按照繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程要求電機(jī)容量大于2000KW，必須配置差動(dòng)保護(hù)裝置。根據(jù)實(shí)際，本廠配置了PSM691U電動(dòng)機(jī)差動(dòng)綜合保護(hù)裝置、PSM692U電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置，。PSM691U電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)為其中差流速斷保護(hù)整定原則如下：2.1.電流互感器 600/52.2 短路電流計(jì)算 I（2）k.min=15752.9A I2.k.min=9094.9A 2.3

9、 保護(hù)定值計(jì)算2.3.1 電機(jī)二次額定電流 Is=4.12A 取4.10A2.3.2 啟動(dòng)時(shí)間 ts=16s2.3.3差動(dòng)CT斷線閉鎖差動(dòng)：投入 CT斷線后閉鎖差動(dòng)保護(hù)2.4 差流速斷保護(hù)：2.4.1 動(dòng)作電流：2.4.2原則一：動(dòng)作電流按躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的最大不平衡電流計(jì)算，一般電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的最大不平衡電流不超過2.0Ie，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取：Iop=（4-5）Ie 實(shí)取5Ie(大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè) 高春如 ISBN978-7-5083-3548-3)2. 4.3原則二：動(dòng)作電流躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)CT暫態(tài)特性不一致而引起的不平衡電流整定，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，由于兩側(cè)差動(dòng)CT暫態(tài)

10、特性不一致，短時(shí)使差動(dòng)兩側(cè)電流之間的相位差達(dá)30°，此時(shí)最大不平衡電流為 Iunb.max=(1-cos30°)Iqd.max/na=(1-cos30°)×8×INe/na=1.1×INe/na Iop=KrelIunb.max=2×1.1×INe/na=2.2INe/na=2.2Ie 2.4.4靈敏度校核：用最小運(yùn)行方式下電動(dòng)機(jī)機(jī)端附近發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的最小短路電流驗(yàn)算。Ksen=6.402兩者進(jìn)行比較后定值實(shí)際取值范圍為取較大值，即5Ie，即（整定二次電流為20.5A）。3.保護(hù)及二次回路檢查情況3.1保護(hù)

11、原理接線圖 Id 差流速斷動(dòng)作區(qū) Isd K動(dòng)作區(qū) Icd 制動(dòng)區(qū) 0 Ig Ikmax Izd 當(dāng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障的時(shí)候，差動(dòng)電流大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的暫態(tài)峰值差流，此時(shí)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)立即動(dòng)作，以提高電動(dòng)機(jī)內(nèi)部嚴(yán)重短路時(shí)保護(hù)的動(dòng)作速度。本裝置當(dāng)任一相差流大于差流速斷保護(hù)的整定值時(shí)，保護(hù)裝置將無延時(shí)出口。3.2 CT極性測試使用TA測試儀測試電源側(cè)及中性點(diǎn)側(cè)CT極性均為減極性，符合規(guī)程要求。3.3二次回路直流電阻 （單位（）相別電源側(cè)A相電源側(cè)C相中性點(diǎn)側(cè)A相中性點(diǎn)側(cè)C相 R0.287 0.2880.203 0.218R750.3420.3430.2430.2603.4絕緣電阻及耐壓試驗(yàn) （單位

12、（M）相別P1-2S12S1-地電源測A相500500電源側(cè)C相500500中性點(diǎn)A相500500中性點(diǎn)C相500500結(jié)論：符合要求3.5變比測試相別變比測試結(jié)論電源測A相600/5合格電源側(cè)C相600/5合格中性點(diǎn)A相600/5合格中性點(diǎn)C相600/5合格3.6 CT V/A特性測試 特性曲線分析：V/A特性曲線良好，特別是拐點(diǎn)部分電流電壓電測試值非常接近。基本上排除CT靜態(tài)特性的差異。4、保護(hù)裝置故障錄波數(shù)據(jù)及錄波圖啟動(dòng)時(shí)刻電流錄波波形：電源測A相中性點(diǎn)A相電源側(cè)C相中性點(diǎn)側(cè)C相啟動(dòng)時(shí)刻合成波形45五、 故障波形原因分析原因分析： 4.1、CT特性曲線存在一定差異，主要表現(xiàn)在線性段特性較

13、好，飽和段略有差別，基本滿足要求。 4.2、啟動(dòng)時(shí)刻：從采樣分析看239采樣點(diǎn)時(shí)（對(duì)應(yīng)時(shí)刻1190000），C相差流達(dá)到21.35A保護(hù)已經(jīng)啟動(dòng)（大于20.5A定值），214采樣點(diǎn)時(shí)（對(duì)應(yīng)時(shí)刻1200000），C相差流達(dá)到21.81A，保護(hù)判斷3個(gè)采樣點(diǎn)均大于定值后，保護(hù)出口跳閘。明顯采樣到二次諧波，且尾部諧波分量均在241采樣點(diǎn)時(shí)分別達(dá)到5.2A（A相），6.56A（C相）,分別占運(yùn)行工況電流的20%左右，由于二次諧波的間斷角和偏向時(shí)間軸的一側(cè)的特性（即包含大量直流分量），從而使CT誤差增大，從數(shù)據(jù)分析得知241采樣點(diǎn)時(shí)，首、尾 C相CT角度分別為59.87，115.16；角差達(dá)55.29度

14、，首、尾 A相CT角度分別為15.68，327.59；角差達(dá)48.09度，這是導(dǎo)致AC相產(chǎn)生差流的主要原因。保護(hù)動(dòng)作時(shí)的啟動(dòng)電流A相最大達(dá)到26.8A，C相電流最大達(dá)到27.65A，約為額定電流4.1A的6.54-6.74倍，C相差流為22.27A達(dá)到最大，A相差流最大也達(dá)到了15.6A，自242采樣點(diǎn)后，A、C相差流均趨于下降趨勢。從此數(shù)值上進(jìn)行分析，計(jì)算依據(jù)中4-5Ie，明顯偏小剛好未能躲過本次啟動(dòng)時(shí)的最大差流，。 此次事件發(fā)生后，我廠對(duì)將差流速斷定值參照速斷保護(hù)啟動(dòng)后定值取提高為8Ie。重新啟動(dòng)給水泵未發(fā)生差流速斷動(dòng)作的情況。六：對(duì)策：整定原則分析：原則一：動(dòng)作電流按躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的最

15、大不平衡電流計(jì)算，一般電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的最大不平衡電流不超過2.0Ie，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取：Iop=（4-5）Ie 實(shí)取5Ie(大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè) 高春如 ISBN978-7-5083-3548-3)從實(shí)際采樣分析：保護(hù)動(dòng)作時(shí)的啟動(dòng)電流A相最大達(dá)到26.8A，C相電流最大達(dá)到27.65A，約為額定電流4.1A的6.54-6.74倍，C相差流為22.27A達(dá)到最大，A相差流最大也達(dá)到了15.6A，自242采樣點(diǎn)后，A、C相差流均趨于下降趨勢。從此數(shù)值上進(jìn)行分析，計(jì)算依據(jù)中4-5Ie，剛好未能躲過本次啟動(dòng)時(shí)的最大差流。從實(shí)際看取值不能滿足實(shí)際工況要求。原則二：動(dòng)作電流躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

16、時(shí)CT暫態(tài)特性不一致而引起的不平衡電流整定，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，由于兩側(cè)差動(dòng)CT暫態(tài)特性不一致，短時(shí)使差動(dòng)兩側(cè)電流之間的相位差達(dá)30°，此時(shí)最大不平衡電流為 Iunb.max=(1-cos30°)Iqd.max/na=(1-cos30°)×8×Ie/na=1.1×Ie/na Iop=KrelIunb.max=2×1.1×Ie/na=2.2Ie/na=2.2Ie (大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè) 高春如 ISBN978-7-5083-3548-3)從實(shí)際采樣分析：從數(shù)據(jù)分析得知241采樣點(diǎn)時(shí)，首、尾 C

17、相CT角度分別為59.87，115.16；角差達(dá)55.29度，首、尾 A相CT角度分別為15.68，327.59；角差達(dá)48.09度，這是導(dǎo)致AC相產(chǎn)生差流的主要原因。采樣點(diǎn)C相電源側(cè)C （°）C相中性點(diǎn)側(cè)C（°）同一采樣點(diǎn)角差（°） Cos值239239.81291.3951.580.62240329.3926.657.520.5424159.87115.1655.290.57242149.95194.9745.020.71243239.98287.4747.490.68244329.8016.4546.650.69分析：啟動(dòng)后C相兩側(cè)相位差介于46.65-57

18、.52度-啟動(dòng)后240點(diǎn)時(shí)，角度差別達(dá)到最大57.52度 按照整定原則重新計(jì)算Iunb.max=(1-cos30°)Iqd.max/na=(1-cos57.52°)×8×Ie/na=3.7×Ie/na Iop=KrelIunb.max=2×3.7×Ie/na=7.4Ie/na=7.4Ie 實(shí)際取值為8 Ie，整定值為8 Ie（二次值）6七、總結(jié)：4500kW電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中發(fā)生的差流速斷保護(hù)動(dòng)作的情況并不常見，特別是在我廠#12、#13給水泵在2010年保護(hù)裝置改造后，前后歷時(shí)近2年時(shí)間，該泵多次啟動(dòng)均未發(fā)生差流速斷保護(hù)動(dòng)作的情況，按照整定原則取值4-5Ie，結(jié)合此次啟動(dòng)過程中保護(hù)動(dòng)作錄波及動(dòng)作保護(hù)報(bào)告分析，由于啟動(dòng)過程中暫態(tài)過程、直流分量、CT特性、起動(dòng)電流等原因綜合分析，造成角度差大于導(dǎo)則中的理論分析值30度，實(shí)際采樣分析最大達(dá)到57.52（詳見列表），導(dǎo)則中的取值范圍偏小，。解決的方案可以在綜保具備條件的情況下增加30-50ms延時(shí)，若保護(hù)不具備此項(xiàng)整定功能，參照啟動(dòng)后電流速斷保護(hù)7.8Ie的上述分析調(diào)整取值范圍，將定值取為 8Ie。此次事件發(fā)生