6-10kv电动机过电压保护探讨

电 力 科 技
２ ０ １ ３ 年 第２ ５ 期Ｉ 科技创新与应用
６ ￣ １ ０ ｋ ｖ电动机过 电压保护探讨
苏 红 军
（ 黑龙 江海通科技 开发有 限责任公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 文章 介 绍 了电动机 绝缘 的基 本 特 点 ， 对 电动 机 过 电压 保 护进 行 探 讨 ， 从 而得 出 ６ － １ ０ ｋ ｖ 电动 机 过 电压 保 护 的理 想 方 式 。 关键词： 电动 机 ； 过 电压保 护 ； 震 荡 电路 １电 动机 是 电 力 系统 中主 要 的 电气 设 备 之 一 ， 它 是 把 电能 转 换 为动 能 的 主要 设 备 ， 在 经济 建 设 的各 个 领域 起 着 极 为重 要 的作 用 。 １ ． １在 电机 中 ， ６ － １ ０ ｋ ｖ电动机 的应 用 数 量也 相 当可 观 ，如 电厂 的给水泵 、 给、 排风机 ， 塑料厂的挤压机 、 造粒机 ， 聚丙稀装 置的聚合 斧电机 ， 空分装置的压缩机等等 ， 这些设备的电机大都为 ６ － １ ０ ｋ ｖ电 机 。通常这些 电机都是 由少油或真空断路器来操作 的， 特别是真空 断路器 的飞速发展 ， 目前 ， 几乎所有 ６ — １ ０ ｋ ｖ电动机都是由真空断路 器来控制的。真空断路器 的最大缺点是操作过电压 比较严重 ， 近几 年， 电气专家们力争减小 或削 除真空断路器的操作过 电压 ， 他们做 了大量 的工作 ， 例如 改善断路器的触头结构和操作机构等 ， 取得了 定 的效果 ， 但是 ， 真空断路器 的操作过 电压仍 比较严重 。 这种操作 过 电压很 容易造成对 电动机定子线 圈绝缘的破坏 ， 电动机 因关合造 成 的绝缘击穿事故时有发生 ， 因此 ， 研究探讨 电动机过 电压保 护具 有 非 常 重要 的实 际意 义 。 １ ． ２ ６ ～ １ ０ ｋ ｖ电动机 的一些 特 点
Ｗ２ ＝ Ｗｏ ２ 一 ｄ ２
பைடு நூலகம்
Ｗｏ ＝ 、 ／ Ｔ ７
ｄ ＝Ｒ／ ２Ｌ
将 Ｗｏ 及 ｄ带 人上 式 并 整理 得 ： Ｒ ＝ ２ Ｌ ＊ Ｖ￣Ｌ Ｃ － Ｗ２
当 ｗ＝ ０时 ， Ｒ ＝ ２ 、 ／ Ｌ ， ｃ ；当 Ｒ ＝ ０时 为 无 阻尼 震 荡 ； 当Ｒ ＝ Ｒ ｃ 时 为 临界 状 态 ， Ｒ ｃ为临 界 电阻 。 从式中可 以看 出， 为使震荡 接近工频 ， Ｃ必须足够大才行 ， 这不 可能， 因为这样会造成很 大的浪费 ， 同时 ， 电阻最好也接近 Ｒ ｃ 值 ， 这 １ ． ２ ． １电动机属 于旋转设备 ， 定、 转子之间存在气隙 ， 绝缘 性能 也不 可 能 ， 因 为那 样 会对 Ｒ Ｃ保 护 不 利 。 适 当选 择 Ｒ、 Ｃ值 ， 就 可 以达 比较 差 。 实际运行 经验测得 Ｒ取 １ ０ ０ — ２ ０ ０欧姆 、 电容 ｃ取 １ ． ２ ． ２电动机容量与过 电压现象 的反 比关系 ，电动机容量与过 到理想保护效果 ， ０ ． １ ０ ． ２ 微法 ， 保护电动机效果最佳 ， 此 时震荡频率降至 ５ ０ —１ ５ ０赫 电压程度成反 比关 系即电动机容量越大其过电压就越低 ，反之 ， 电 兹。 机容量越小其过电压就越高 ，通常 ６ ０ ０ ｋ Ｗ 以下 中小型电动机的过 双路 Ｒ Ｃ过 电压 保 护 器 的接 线 方 式 见 图 ４ ，这种 改 进 的 接线 方 电压 现象 是 比较严 重 的 。下 面 加 以论 证 ： 式可使过电压幅值 降至峰值的两备左右 ， 同时对消除操作震荡过 电 ６ 压（ ｄ ｕ ／ ｄ ｔ ） ＇ ￣是非常理想 的， 图中加入 Ｃ ２ 方式的作用是 可消除相间操 ＼ — — — — — 作 震 荡 过 电压 。
图 ｌ
Ａ Ｂ Ｃ
电动 机 过 电压 的 表达 式 为 ：
Ｇ Ｒ
Ｕ
式中 ： Ｌ ｏ 一 电机 的漏 感 ； Ｃ 一 电 机及 线 路 电容 ； Ｉ ． ＿ 电动机 的电 流 从 式 中可 知 ：电动 机 的 过 电 压 Ｕ ｍ 与其 漏感 Ｉ Ｊ ０ 的平 方根 成 正 比， 即漏感 Ｌ ｏ 越大过电压就越高， 反之 ， 则过电压就越低 。 电动机的容量与电容 Ｃ的变化不大 ， 经有关部门实验测试 Ｐ — Ｃ 曲线 为不规则的满天星。电动机的容量与漏感 Ｌ ｓ 却成反 比关系 ， 这 与电动机 的本身制造工艺及结构有关 ， 即 电动机 的容量越大其漏感 就越 低 ， 反之 ， 其 漏 感 就越 大 。 ２ ６ — １ ０ ｋ ｖ电动机过电压保护 ６ － １ ０ ｋ ｖ电动机过电压保护 目前有三种形式的保护 ， 即普通星型 接法的氧化锌避雷器 ； 三 相 组 合 式 过 电压 保 护 器 ； 双路 Ｒ Ｃ过 电压 保护 器 。 ２ ． １普 通 星 型接 法 的氧 化 锌 避雷 器 普 通 星 型 接 法 的氧 化 锌 避 雷器 其 接法 为 星 型 ， 众所周知 ， 这 种 接法避雷器在 限制相一 地过电压 幅值方面是比较理想 的，但相 间产 生的操作过电压却无法消除。 利用这种保 护经常产生高压电动机的 定子线圈绝缘击穿及导体 闪络现象 ， 因为这种接法只能保 护对地绝 缘， 而不 能保 护相 间绝 缘 。 ２ ． ２ 三 相组 合 式 过 电压 保护 器 这 种 保护 是 由四个 带 放 电 间 隙 和氧 化 锌 电 阻 的单 元 联 接 而成 ， 其接线方式如图 ２ ，其 中 Ｒ为 氧化 锌 非 线 性 电阻 器 ； Ｇ为 氧 化 锌 避 雷器放电间隙。 这种保护接线方式可 以限制大气过 电压和操作过 电压的幅值 ， 可大大降低相 间过 电压 ， 与普通 星型接法避雷器相 比， 相间过 电压 降低 了（ ６ ０ ～ ７ ０ ） ％。因此 ， 这种保护即可以保护相间绝缘又可以保护 对地绝缘ｌ １ ｌ 。 这种保护采用氧化锌非线性电阻和放电间隙的结构 ， 使两者互
一
值 ，其原理等效图如 图 ３ ，当 Ｒ Ｃ未接入时 ，线路只含有 自然 电容 ｃ ｏ ， 在开关 Ｑ Ａ关 合瞬间 ， 电动 机漏感 Ｌ ｏ与 自然电容 ｃ ｏ 形 成一个 震 荡 电路 ， Ｌ ｏ 与 电动 机 容量 大 小 有关 ， 对 于 一 个具 体 电 动机 而 言 ， Ｌ ｏ 为一个定值 ， 而ｃ ｏ 相对很小 ， 所以， 震荡频率和幅值很高 ， 因此产生 很高的操作震荡过电压； 当Ｒ Ｃ接入时 ， 由于电容 Ｃ远远大于 ｃ ｏ （ ｃ ｏ 可忽略不计 ） ， 此时回路就形成 了 Ｒ Ｃ和 Ｌ ｏ 的震荡 电路 ， 回路 的震荡 频率为 ｆ ＝ Ｗ／ ２ Ｉ Ｉ ， 因此 有 以下 公 式 ：