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高压电动机保护计算说明
1、过流Ⅰ段保护（速断保护高值）：为电动机短路提供保护，按躲过电动机最大启动电流整定，取电动机额定电流的10.5倍。
2、过流Ⅱ段保护（速断保护低值）：电动机启动完毕后投入，过流I段定值的0.7倍。
3、过流Ⅲ段保护（堵转保护定值）：按电动机允许堵转电流整定，取1.5倍电动机额定电流、30秒整定。
4、负序过流I段（负序过流保护）：对电动机反相断相、匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行工况提供保护，取电动机额定电流的0.8倍。
5、过负荷保护：按躲过电动机额定电流下可靠返回条件整定。
6、过热保护：按电动机过负荷能力曲线整定，并躲过电动机的启动电流。
7、零序过流保护：按躲过正常运行中可能出现的最大零序电流整定，取20A。
8、低电压保护：重要负荷45V、9秒跳闸，不重要负荷65V、0.5秒跳闸。
9、差动速断电流：按躲过电动机起动瞬间最大不平衡电流条件整定，取4倍的电动机额定电流。
10、差动电流启动值：按躲过电动机正常运行时差动回路最大不平衡差流整定，取0.3倍的电动机额定电流。
11、比例制动系数：按躲过电动机最大起动电流下差动回路不平衡电流整定。
取0.5。
10kv高压电机电流计算方法（10kV高压电机常见故障）10kV高压电机常见的故障类型在工业企业的生产过程中，10kV高压电机的使用能够发挥非常重要的作用，它能否保持安全正常的运行会直接影响到电力系统的稳定工作，决定了电能的质量优劣程度。
与此同时，10kV高压电机本身就很贵重，在电力系统中有必要采取有效的措施确保其能够保持正常运行。
所以，在10kV高压电机运行时出现的各种故障，通过装设保护装置，及早消除故障隐患，防止不正常运行时间过长导致高压电机出现烧毁等严重问题。
通常10kV高压电机出现的几种故障类型有：（1）定子绕组出现单相接地或者相间短路的问题；（2）定子一相绕组当中发生匝间短路问题；（3）转子励磁回路产生的励磁电流消失或者出现转子绕组一点或两点接地的问题。
除此之外，10kV高压电机通常出现的不正常运行状态主要包括下述几种情况：（1）由于外部短路现象造成定子绕组出现过电流问题；（2）由于外部出现不对称短路现象或者不对称负荷问题导致电机负序出现过电流现象；（3）由于负荷超出了电机额定容量导致三相对称发生过负荷问题；（4）由于出现突然复合现象导致定子绕组出现过电流问题；（5）由于汽轮机主汽门的关闭导致电机发生逆功率问题；（6）由于励磁回路发生故障或者强励持续时间过长导致转子绕组出现过负荷问题。
10kV高压电机的保护方式对于1MW电机及1MW以上的电机来说，在出现定子绕组以及定子绕组发生相间短路现象时，需要安装设置纵差动保护；对于与母线直接相连的电机定子绕组在单相接地的过程中出现的故障，如果单相接地故障电流超出了规定范围，需要安装设置具有选择功能的接地保护装置；如果电机定子绕组出现匝间短路问题，每组当中都有并联分支，就需要安装设置横差保护；对于200MW以上的电机还可以考虑安装设置双重化横差保护；（4）如果是电机外部短路的原因导致出现过电流问题，则可以采取下述保护措施进行解决：1)一般对于1MW电机及1MW以下的小型电机来说，可以采取过电流保护措施；2)如果是由对称负荷等原因造成的电机定子绕组过电流问题，就需要安装设置在一相电流上接设的过负荷保护；3)通常在1MW以上的小型电机中，可以通过启动复合电压进行过电流保护；4)对于1MW以上的电机需要安装设置专门的励磁回路一点接地来完成保护，并可以在此基础上安装设置定期检测装置；5)如果是由于外部不对称短路现象或者不对称负荷问题导致的负序过电流，就需要在50MW的电机或者50MW以上的中型电机上采取过电流保护措施；6)通常在50MW电机及50MW以上的电机中，可以使用负序过电流保护；7)对于低压过流保护来说，由于其带有电流记忆，因此可以在自并励电机中使用；8)如果水轮电机定子绕组出现过电压的问题，需要安装设置延时过电压保护装置；9)对于100MW电机及100MW以上的电机，如果出现转子回路过负荷问题，需要安装设置转子过负荷保护装置；10)如果电机出现了励磁消失的故障，无法继续保持失磁运行，需要在断开自动灭磁开关的同时将断路器也断开；对于100MW电机及100MW以上的电机，如果其采用半导体励磁，则需要安装设置能够直接反映出电机失磁状态的专用失磁保护装置；11)如果汽轮电机主汽门出现了突然关闭问题导致电机运行发生异常，为了避免对汽轮机造成损坏，需要对200MW电机及200MW以上的汽轮电机以及燃气轮电机安装设置逆功率进行保护；12)对于300MW电机及300MW以上的大型电机，需要安装设置过励磁保护装置进行保护。
电动机负序电流产生原因探讨及其保护问题研究摘要:电力系统三相不平衡导致电动机产生负序过电流,严重影响电动机的工作性能,本文介绍了负序过电流的计算方法,分析了不同情况下负序过电流的产生原理,在保证电动机负序过电流保护能可靠动作的前提下,还需避免电动机在非故障情况下不误动,基于以上两点,本文给出了电动机负序过电流保护动作判据,以保证电动机产生负序过电流时能够灵敏迅速可靠动作。
关键词:电动机负序电流过电流保护动作判据1 引言正常状态下,电力系统产生的电功率等于负荷消耗的电能,电能的产生和消耗是同时发生的,三相负荷基本对称。
当电力系统中发生不对称短路,将会有不对称电压加载到电动机上,从而导致电动机产生负序电流,负序电流产生负序转矩,影响电动机的正常工作,引起损耗增加,降低电动机的工作效率,损坏电动机的性能质量。
为了有效的实现电动机的保护,探讨保护整定方法是非常具有理论研究和实践价值的。
2 负序电流产生的原因2.1 供电电压不平衡供电电压不平衡情况不可避免,当供电电压不平衡时,电动机回路的负序电流为:由上式可见,当发生两相不对称短路时,将在电动机的非故障相产生高达启动电流一半的负序电流,此电流为额定电流的2.5～4倍,对负序电流保护整定计算的影响不可忽略。
3 电动机保护误动分析及对策对电动机设置相应的保护装置能够有效的保证电动机负序电流保护动作,当电动机发生不对称故障时,如果相应的瞬动保护拒动,还会由配备的后备保护切除,提高保护的可靠性,但是投入的保护需要与后备保护合理配合,如果整定配合不当,将会造成非故障电动机误动。
另外,电动机发生断相故障时,配置的负序电流保护将无法动作,电动机会在负序过电流的影响下过热受损。
为了解决这个问题,可以通过时延来配合,且宜采用定时限延时动作于跳闸,动作时延整定为。
4 电动机负序过电流保护动作判据4.1 定时限负序过电流保护动作判据定时限负序过电流保护Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段的动作判据为:4.2 反时限负序过电流保护动作判据(1)反时限负序过电流保护动作时间特性为:(3)负序功率方向闭锁负序过电流保护判据:电动机区外不对称短路,二次负序电压超前二次负序电流70°时,负序功率方向保护灵敏动作,此时闭锁负序过电流保护,负序过电流保护不动作;电动机区内不对称短路,二次负序电压落后二次负序电流110°时,负序功率方向保护不动作,此时开放负序过电流保护,负序过电流保护动作。
高压电动机综合保护整定原则我公司高压电动机数量多，且功率较大，运行之初，因综保装置整定不合理跳停频繁，误动多次，有的电机已出现问题但保护还未启动，使故障扩大，水泥生产无法正常，所以我查阅了很多资料，还有根据多年的经验，总结出高压电动机的整定原则，经过按照以下原则重新整定后，我公司高压电动机跳停次数大大降低,电动机也得到了可靠的保护。
1.差动电流速断保护：按躲过电动机空载投入时最大暂态电流引起的不平衡电流量大部分以及短路时的不平衡电流整定一般取：Idz=KIe/n式中： Idz：差动电流速断的动作电流Ie：电动机的额定电流K：一般取6—122.纵差保护：1）纵差保护最小动作电流的整定，最小动作电流应大于电动机启动过程中时的不平衡电流Idzmin=Kk△mIe/n式中：Ie：电动机额定电流;n: 电流互感器器的变比Kk：可靠系数，取3~4△m：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，一般取0.1在工程实用整定计算中可选取Idzmin=（0.3~0.6）Ie/n。
2）比率制动系数K 按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，计算最大制动系数K= Kk Kfzq Ktx Ke式中：Ktx:电流互感器的同型系数，Ktx=0.5Kk：可靠系数，取2~3Ke：电流互感器的比误差，取0.1Kfzq：非周期分量系数，取1.5~2.0计算值Kmax=0.3,但是考虑电流互感器的饱和和暂态特性畸变的影响，在工程实用整定计算中可选取K=0.5~1.03.相电流速断保护：）速断动作电流高值IsdgIsdg= Kk/Ist式中：Ist：电动机启动电流（A）Kk：可靠系数，可取Kk=1.32）速断电流低值IsddIsdd可取0.7~0.8 Isdg一般取0.7 Isdg3）速断动作时间tsd当电动机回路用真空开关或少油开关做出口时，取Tsd=0.06s,当电动机回路用FC做出口时，应适当以保证熔丝熔断早于速断时间。
电动机启动时间Tsd按电动机的实际启动时间并留有一定裕度整定，可取Tsd=1.2s 倍实际启动时间。
高压电动机负序电流保护的整定计算的探讨The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020高压电动机负序电流保护整定计算方法的探讨摘要随着电力系统自动化程度的不断提高，电机大量采用综保装置, 其保护功能较原电磁型电动机保护增强、增多了许多。
本文将通过对电动机负序电流产生原因和对保护的影响进行分析，对高压电动机综合保护的定值整定方法进行了探讨。
经过多年的运行实践, 证实了按介绍的方法进行整定比较合理，保护都能正确动作。
关键词电动机负序电流定值计算1、电动机负序电流产生的原因由于综合保护采用了负序电流来实现断相等保护功能，在保护的整定计算中必须考虑以下因素：外部不对称故障产生的负序电流对保护的影响；母线电压不平衡产生的负序电流对保护的影响；CT断线的影响；不对称短路故障对速断保护灵敏度的影响。
电网参数不对称电网参数不对称包括正常运行时的电源电压不平衡和外部不对称短路产生的不对称电压。
这2种情况下都会产生负序电流。
a．正常运行时不平衡电压产生的负序电流设正常运行时不平衡电压所产生的负序电压为U 2，此时电动机回路的负序电流为：NST N sc N sc U UI U U Z U Z U Z U I 22222_⨯=⨯=≈=式中：I st 为电动机额定电压下的启动电流；Z －为负序阻抗；Z SC 为启动阻抗；U N 为电动机的额定电压。
由式（1）可知，由于电动机的启动电流I st 可达额定电流的5～8倍，因此，只要有很小的负序电压存在，也会产生较大的负序电流。
例如，设U 2＝0．05 U N ，由于I st ＝5～8I N ，代入式（1）可得：I 2＝（5～8）I N （0．05U N ／U N ）＝（0．25～0．4）I N即只要存在额定电压5％的负序电压，将会在电动机中产生达25％～40％额定电流的负序电流。
b ．外部不对称短路产生的负序电流如果在电动机所属高压母线上或靠母线很近的其它设备上发生两相短路，将在非故障的电动机回路上产生很大的负序电流。
设在电动机所在高压母线上发生BC 相短路。
忽略系统阻抗的影响，这时U a =E 1,U b =U c =-E 1/2由对称分量法，可求得此时的负序电压为：U 2=E 1/2式中E 1为系统电势，可认为E 1＝U N ，且由于Z －＝Z SC ，因此非故障电动机回路产生的负序电流为：ST sc N sc I Z U Z E Z U I 21212_122====由此可见，在电动机所在高压母线上或附近发生两相短路时，非故障的电动机回路将产生达电动机启动电流一半的负序电流，这在定值整定时是不容忽视的。
2．1．2 内部参数不对称造成电动机内部参数不对称的原因主要有：定子线圈相间短路、定子线圈匝间短路、定子线圈断线、转子断条等。
以实际运行中故障率较高的定子线圈一相断线为例进行分析。
根据故障分析法，当电动机定子线圈发生一相断线时，复合序阻抗图如图1所示。
图1 异步电动机一相断线复合序阻抗等效电路由图1可得电动机定子线圈一相断线时的负序电流为：I2=-I1=-E1/（Z++Z-）启动时一相断线：这时，S=1 ，Z+=Z-=Z sc,有：I 2=-E1/（Z++Z-）=-E1/（2Zsc）=-（1/2）IN即负序电流为电动机启动电流的一半。
b．正常运行时一相断线正常运行时，电动机的转差率S一般约0．03～0．05，正序等值阻抗即为电动机的负荷等值阻抗，而负序等值阻抗Z－仍可认为与电动机的启动阻抗相等。
在正常运行的情况下电动机定子回路发生一相断线的瞬间，由于惯性，这时电动机的转差率基本保持不变，因此，仍可按正常运行的有关参数进行分析。
根据有关资料，正常运行时，电动机的功率因数约为0．9（相当于阻抗角为25°）左右，而电动机启动时，功率因数只有0．2～0．3（相当于阻抗角72°～78°）左右，即：Z+=Z1=E1exp(j250)/I NZ-=Zsc=E1exp(j750)/[(5～8)IN]故有：Z++ Z-= E1exp(j250)/I N+ E1exp(j750)/[(5～8)IN]≈～ E1exp(j300)/I N这时产生的负序电流为：I 2=E1/（Z++Z-）=～ IN由此可知，在正常运行时发生断相，在不考虑转差率变化的情况下，所产生的负序电流约为电动机额定电流的90％左右，由于负序电流的存在，将产生负序转矩，从而使合成转矩减少，如果维持负载转矩不变，将使电动机的转差率增大，从而使负序电流进一步增加，一般可达额定电流的110％。
2．2负序电流对保护的影响2．2．1CT二次回路一相断线如果正常运行时发生CT二次回路一相断线，这时，通入继电器仅有一相电流，使得负序电流滤序器产生输出量。
例如，发生A相CT二次回路断线，这时I A＝0，I2=K[I c+I A exp(-j2400)]=KI c=由此可见，正常运行时发生CT二次回路一相断线，产生了相当于电动机工作电流0．577倍的负序电流，可能造成保护的误动作。
因此，在定值整定计算中必须考虑CT断线的影响。
2．2．2正常运行时不平衡电压产生的负序电流从2．1．1的分析可知，只要出现很小的负序电压，将在电动机中产生较大的负序电流。
这时，只要电源的不平衡电压在允许范围内，同时所产生的负序电流与正序电流的迭加值不超过电动机的额定电流，即电动机的工作电流不超过额定值是允许的，不会给电动机造成不利影响。
因此，没有必要由负序保护来切除。
但是，如果负序保护的定值整定过低，将造成保护的误动作。
2．2．3外部不对称短路故障产生的负序电流在电动机所在高压母线上或靠母线很近的其它回路上（例如电动机和厂用分支）发生两相短路，将在非故障的电动机回路上产生达启动电流一半的负序电流，在这种情况下，如果故障设备的瞬动保护（如差动、电流速断）正确动作，则一般不会造成负序保护的误动。
但是，如果瞬动保护拒动，特别是当故障发生在厂分支上，这时必须依靠后备保护来切除，如果定值整定不当，负序电流保护将误动出口，这是不允许的。
因为当故障支路切除后或备用电源自投后，要求非故障的电动机自启动运行。
同样，单纯依靠提高负序电流保护的启动值，也是不允许的，因为从2．1．2的分析可知，在正常运行时电动机发生断相时所产生的负序电流只有额定电流的90％至110％左右，远小于外部两相短路时在非故障电动机中所产生的负序电流，因此，如果定值整定过高，在发生断相时，负序电流保护根本无法动作，失去了综合保护装置中负序电流保护单元应有的功能。
解决这一矛盾，只有通过时限来配合。
3．2负序电流保护整定3．2．1启动值I2．ZD根据以上分析，负序电流保护的启动值整定原则是：a．躲过CT二次回路断线已知CT 二次回路断线时，相当于在继电器中产生了一个0．577倍电动机负荷电流的负序电流，故启动值应为：I 2．ZD ≥K K ×0．577I N （10）b ．在正常运行时电动机发生断相有足够的灵敏度已知电动机正常运行时发生断相，将产生电动机负荷电流约90％的负序电流，因此，为保证断相时负序保护可靠动作，负序电流保护启动值应为：I 2．ZD ≤0．9I N ／K LM （11）综合式（10）和（11），负序电流启动值的整定范围为：0．577K K I N ≤I 2．ZD ≤0．9I N ／K LM （12）式中：I 2．ZD 为负序电流保护整定值；I N 为电动机额定电流；K K 为可靠系数，取1．15；K LM 为灵敏系数，取1．1。
通常负序电流保护整定为0．8 I N 即可。
c ．动作时间τ2负序电流保护的反时限特性如下：⎩⎨⎧≥〈∝=zd zd I I I I I t ../.22eq222——————τ式中：I2．eq为流入继电器的负序电流与负序电流启动值之比，即：I 2．eq ＝I2／I2．ZD；τ2为流入继电器的负序电流I2为整定值I2．ZD时的动作时间。
由于负序电流保护的动作时间t必须躲过外部两相短路时后备保护的动作时间，设所在母线后备保护的动作时间为t′，由式（2）和式（13），τ2可整定为：τ2＝I st（t′＋Δt）／（2I2．ZD）（14）式中Δt为时间级差，取0．5 S。
应注意的是，有一些型号的综合保护装置的负序电流保护单元的反时限特性已由厂家固定，不能随意整定。
对于此类保护装置应根据厂家提供的反时限特性曲线进行校验，当不能满足选择性要求时，按以下原则进行处理：对于不要求自启动的电动机（如磨煤电动机），由于在后备保护动作出口前已由母线低电压保护动作（动作时间为0．5 S）跳闸，因此可按t′＝0．5 S重新进行校验；对于要求自启动的电动机及按t′＝0．5 S重新校验仍不满足选择性要求的电动机，则宜将负序保护单元退出。
4结语微机型电动机综合保护装置已越来越得到普遍应用，其定值整定是否合理，直接影响到装置的应用效果和被保护对象的安全运行，需要用户在使用时认真仔细考虑，尤其是负序电流保护，运行启动过程中误跳情况较多，作者不赞同采取启动时将负序电流保护退出的简单办法，若能如文中所述，合理整定保护动作值，是能够处理好这些问题的。
