大型电动机起动继电保护研究

有关电动机继电保护配置的探讨作者：刘巍来源：《中国科技纵横》2014年第23期【摘要】本文介绍的内容主要以异步电动机为主。

电动机的安全运行对确保发电厂以至整个工业生产的安全、经济运行都有很重要的意义，因此，应根据电动机的类型、容量及其在生产中的作用，装设相应的保护装置。

【关键词】相间短路保护 ;低电压保护 ;继电保护1 电动机的相间短路保护1.1 瞬时电流速断保护目前中、小容量的电动机广泛采用电流速断保护作为防御相间短路故障的主保护。

1.1.1 保护的启动元件构成电动机电流速断保护的电流继电器可以是电磁型的，也可以是感应型的。

对于不易过负荷的电动机（如给水泵、凝水泵、循环水泵的电动机），可采用 DL-10 系列的电磁型电流继电器构成保护。

对于容易过负荷的高压电动机及容量在100kW以上的低压电动机（如排粉机、磨煤机、碎煤机以及灰浆泵等的拖动电动机），则宜采用具有反时限特性的 GL-10系列感应型电流继电器来构成保护，因为此时可利用继电器中的瞬动元件构成电动机的相间短路保护，作用于断路器跳闸;利用继电器中的反时限元件，构成电动机的过负荷保护，并根据拖动机械的特点，作用于发信号或减负荷及跳闸。

1.1.2 保护装置的接线方式电动机桶间电流保护的接线方式有两种，当灵敏度不能满足要求时可采用两相两继电器式不完全星形接线，否则优先采用两相电流差单继电器式接线，为了使电流保护不仅能反应电动机内部的相间短路，同时也能反应电动机与断路器之间连线上的相间短路，保护用电流互感器的安装位置，应尽可能地靠近断路器侧此外，电动机保护的操作电源还可以采用交流操作电源，当保护采用交流操作电源和两相电流差单继电器式接线时，只要一个感应型电流继电器就可以构成一台电动机设备的相间保护和过负荷保护，并且由于这种接线不需要直流操作电源及相应的连接电缆，在电动机断路器的操作机构上又易于实实现，因而有较广泛的应用。

1.1.3 电流速断保护和过负荷保护的整定计算作为电网的末级，电动机电流速断保护不存在相邻元件故障时保护可能误动的问题，故保护的动作电流只需按躲过电动机的启动电流整定，即IK·act=IM S式中Krel，—可靠系数，因考虑电动机启动电流中非周期分量的影响，故取得大些，对DL-10型继电器，取1.4～1.6，对GL10型继电器取 1.8～2;Kc—接线系数，保护采用两相不完全星形接线时取 1，采用两相电流差接线时了取;IMS—电动机启动电流的周期分量;nTA—电流互感器变比。

石油化工10KV电气供电系统综合保护定值的优化探讨摘要：10kV电气供电系统的设置直接决定整体供电质量，石油化工企业要根据10kV配电系统的特点，进行电气设备与供电系统运行维护，保障石油化工企业的正常生产、加工、经营。

鉴于此，本文首先指出10kV配电系统特点，在此基础上对石油化工10KV电气供电系统综合保护定值的优化加以分析。

关键词：石油化工；10kV配电系统；综合保护定值0引言石油化工行业涉及范围广泛、生产产品众多，不仅是材料工业的重要支柱，而且是其他各工业部门发展的主要推动力量。

石油化工企业一旦出现电气事故，则会产生巨大的危害性，造成一定的经济损失，必须对其加以严格防控。

我国大型石油化工企业内供配电电压主要为35kV,10kV,6kV及0.4kV，本文主要探讨石油化工10KV电气供电系统综合保护定值的优化。

110kV配电系统特点1.1 10 kV 用电负荷概况及供电要求石油化工企业在进行生产、加工、贮存、经营时，有一定的概率发生燃烧、爆炸和有毒有害介质释放的情况，石油化工企业绝大多数区域处于易燃易爆环境之下，根据SH/T 3060—2013《石油化工企业供电系统设计规范》关于用电负荷的分级规定，其用电负荷分为一级和二级，10kV用电负荷主要为10kV电动机负荷和10kV供配电负荷等，针对大中型石油化工企业，10kV电动机占据较大比重。

在各个区域以及联合装置变电所的10kV配电系统中，10kV电动机的数量高达几十台，并且中小型中压电动机占据主要地位。

为了确保整个流程稳定运行，如今的石油化工工艺不断创新和完善，自动化控制和设备配置持续优化，其中，一级和二级用电负荷均采用主备回路各一套的方式，通过 A／B两套回路要求主备电动机的配电电源按双重配置：如果运行机泵出现问题导致停机，按照机泵在整个流程中的功能和意义，可以根据实际情况选用电气－仪表联锁远方自动控制或机泵旁手动控制，在第一时间起动备用电动机泵，实现整个流程的顺利性。

关于大功率电动机的起动和继电保护选择摘要：针对大功率电动机在石化企业中的广泛应用，在简单概述了三相异步电动机起动控制模式选择要点后，结合自我多年工作经验，详细介绍了大功率电动机控制方式的选择方法。

最后，对高压变频控制的2000kw及以上大功率电动机继电保护整定技术要点进行了详细分析研究。

关键词：大功率电动机；起动控制；继电保护整定大功率三相异步电动机由于其具有机械结构简单、操作维护方便、运行可靠、能量转换效率较高等优点，在石化企业中作为主要的动力载体得到广泛推广应用。

据一些统计文献资料表明，电动机用电量约占全国发电量的65%左右，其中三相异步电动机用电量所占比例高达90%以上。

从长期关于2000kw以上电动机起动和继电保护研究成果和实际工作经验可知，大功率电动机在实际运行过程中，对整个拖动系统和电机设备使用寿命影响最大的因素来自于电动机频繁起动和制动过程。

因此，为了提高大功率电动机运行经济可靠性，结合优化起动控制策略、节约能源资源等先进技术手段，对电动机的起动和继电保护措施进行详细研究就显得非常有工程实践节能优化控制意义。

电动机的起动是指电动机在接通供电电源后，由静止状态不断加速到额定运行转速的复杂过程。

在电动机起动过程中，电动机起动电流倍数和起动转矩倍数是衡量整个电动机拖动系统起动经济稳定性能的重要技术指标。

在工程实际应用中，如何在降低大功率电动机起动电流的同时，增加电动机拖动系统的起动转矩，从而有效改善电动机的起动经济稳定性能，已成为广大大功率电动机研究学者研究探讨的重要课题。

1 三相异步电动机起动控制模式选择要点随着电动机功率的不断增大，传统的直接起动方式在安全可靠性、节能经济性等方面已很难适应现代电机拖动系统高效稳定起动运行控制需求。

从大量文献资料和实际工作经验可知，在没有特殊要求的电机拖动系统工程中，异步电动机功率低于7.5kW时，允许采取直接起动控制方式；但当电动机功率大于7.5kW时，则强大的起动电流会使电动机起动处于低效不安全起动工况，因此需要采用降压起动方式。

高压大功率同步电动机的保护问题襄樊学院(襄樊441003) 何友全［摘要］本文介绍了为某钢厂高压大功率同步电动机所设计和已投入运行的各种保护措施以及继电保护装置整定值的计算方法。

1 引言高压大功率同步电动机在起动和运行过程中，会发生一些异常情况，如过流、过压、低压、失步、电动机内部线圈绕组短路、开路、接地等，因此，对电动机的运行状态，必须进行实时监控，并且要采取一系列的保护措施，来保证电动机的安全和整个系统的正常运行。

下面是为某钢厂使用的同步电动机所设计并已投入运行的一些保护措施。

该同步电动机的参数如下：Pe =5000kW,p=3,Ne=1 000rpm,Ue=10kV,Ie=330A cosφ=0.9(超前)，f=50Hz，空载励磁电流149A，空载励磁电压39V，满载励磁电流270A，满载励磁电压92V 等。

2 几种保护措施的工作原理及参数整定2.1 过电压保护为了安全起见，在电动机的进线端要设置过电压保护装置，这主要是为了防止雷击产生的高压对电动机造成破坏。

一般的防护措施有装设避雷器、R-C吸收回路、配有过电压继电器的电压互感器等。

过电压有内部过电压、雷击过电压两类。

内部过电压由操作或系统内部谐振所产生，一般不会超过系统正常运行时单相额定电压的3～4倍，因此采用电压互感器加过电压继电器进行保护比较合适；对于雷电过电压，由于其电压幅值高、电流大，以采用避雷器为宜。

由于高压电动机的定子绕组是采用固体介质绝缘的，其冲击耐压试验值约比同级电力变压器低1/3左右。

加之长期运行后，固体绝缘介质因受潮、腐蚀和老化，会进一步降低其耐压水平，因此对雷电侵入的防护，应采用专用于保护旋转电动机的FCD型磁吹阀式避雷器，或带有串联间隙的金属氧化物避雷器。

对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，应在中性点装设避雷器；对于定子绕组中性点不能引出的高压电动机，可在电动机前面加一段100～150m的引入电缆，并在电缆前装设排气式避雷器或阀式避雷器，而在电动机入口母线上安装一级并联有电容器(0.25～0.5μF)的FCD型磁吹阀式避雷器，以降低沿线路侵入的雷电波波头陡度，减轻其对电动机绕组绝缘的危害。

电气系统中的自动化继电保护技术研究摘要：本篇论文主要探讨了电气系统中自动化继电保护技术的研究。

电气系统是现代工业生产中不可或缺的一环，其稳定、安全运行对于生产效益的提高和人员生命财产安全的保障具有重要意义。

而自动化继电保护技术作为电气系统的重要组成部分，为电力系统的安全稳定运行起到了至关重要的作用。

本文从继电保护的原理、分类、功能和应用等方面进行了详细阐述，并对现有的自动化继电保护技术进行了综述与分析，提出了未来研究的方向和发展趋势。

关键词：电气系统；自动化继电保护技术；研究方向引言电气系统是现代工业生产中关键的基础设施，涉及到电力的输送、分配和利用。

然而，在电气系统运行过程中，会出现各种各样的故障和异常情况，如过电流、过压、短路等问题，这些问题可能会导致电气设备的损坏甚至人员伤亡。

因此，可靠的继电保护技术在电气系统中起着重要的作用。

一、继电保护基本原理1.1过流保护过流保护是一种常见的电气保护装置，用于监测电路中的电流，并根据电流的大小和时间来判断故障的类型和位置。

过流保护在电气系统中起着重要的作用，能够及时发现故障并采取相应的保护措施，以避免电气设备的损坏和人身安全的危险。

过流保护工作基于电流的特性，一般分为瞬时过流保护和过载保护两类。

瞬时过流保护：当电路中出现短路或其他故障时，电流会瞬时升高，触发瞬时过流保护器。

瞬时过流保护器能够迅速切断电路，防止电流过高对电气设备和线缆造成损坏。

这种保护器通常采用电磁式或电子式装置，如熔断器和瞬时过流继电器。

过载保护：当电路中的负载超过额定电流时，电流会长时间持续升高，触发过载保护器。

过载保护器能够切断电路或发出警报信号，以防止电气设备长时间运行在超负荷状态下，避免引起设备过热和损坏。

这种保护器通常应用于电气开关和电动机保护装置中。

过流保护不仅能够保护电气设备免受故障的危害，还能提高电气系统的可靠性和稳定性。

通过识别故障类型和位置，过流保护器能够指导维修人员快速找到故障点，并及时修复，减少停电时间和影响范围。

高压电动机的继电保护高压电动机一般应装设电流速断保护作为相间短路保护。

对生产过程中易发生过负荷的高压电动机，应装设过负荷保护。

对下列高压电动机应装设低电压保护：当电源电压短时降低或短路中断后，根据生产过程不允许或不需要自启动的电动机，以及为保证重要电动机自起动而需要断开的次要电动机，应装设低电压保护。

（一）电流速断保护一般采用两相一继电器式的电流速断保护，当灵敏度要求较高时，采用两相两继电器式结线。

电流速断保护动作后，使断路器跳闸。

电流速断的动作电流（速断电流），按躲过电动机的最大启动电流Ist.max来整定，整定的公式为：Iqb= Krel*Kw *Ist.max* KiKrel-----保护装置的可靠系数，对DL型电流继电器为1.4～1.6,对GL型为1.8～2.0。

Ist.max------电动机的最大启动电流(4～7倍)。

（二）电动机的过负荷保护过负荷的动作电流，按躲过电动机的额定电流In来整定，整定公式为：Iop= Krel*Kw *In* Kre*KiKrel-----保护装置的可靠系数，对DL型为1.2,对GL型为1.3。

Kw------保护装置的结线系数，对两相两继电器结线为1。

Kre------继电器的返回系数，可查相应继电器参数一般为0.8～0.85。

Ki--------互感器的变比。

过负荷保护的动作时间应大于电动机启动所需的时间，一般为10s～16s.。

对于启动困难的电动机可按实测的启动时间来整定一般须整定的项目为：1过电流值（有一定范围视继电器的型号如：5A型：2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5,5, 10A型：4,5,6,7,8,9,10）可通过面板正视的插销螺丝选择档位。

2动作时间（有两种，一种0.5～4S,令一种有超过10S通过拧动白色塑料螺帽。

）3速断电流调节（电流倍数位2～8倍，可通过换算，调节时拧动电磁铁上方的白色塑料螺帽。

）电缆的选择校验高压电缆先按经济电流密度来选择截面。

PMC-6510起动加倍功能保护试验
一、试验目的：
PMC-6510装置起动加倍保护是否可以正常动作。

二、试验器材：
（继保之星）继电保护仪，PMC-6510微机型保护测控装置。

三、装置整定：
1、电机专用保护：是
2、额定二次电流：2A
3、速断启动系数：2
4、电流速断：跳闸
5、速断定值：3A
四、电动机起动判断条件：
当电动机由静止状态送电进入起动状态，正序电流由零突然增大，并持续一段时间电流超过1.2Ie，此过程为电动机的起动过程。

五、试验步骤和试验数据：
1、速断保护：
加I1>3A以下的电流（超过0.1倍的电机二次额定值），待过一段时间后(超过0.5S，躲过起动时间)，调整电流到3A以上，保护装置动作，时间为0.041S。

数据分析：装置运行时，0.1Ie <I1<1.2Ie，此时将电流加到大于保护定值以上时，保护装置动作，无时限。

2、起动加倍：
对装置加入3A<I1<6A的电流，装置延时0.5S后动作。

数据分析：此时加入的电流I1>1.2Ie，电机为起动过程，装置此时应该启动“起动加倍”功能，此时装置应该延时0.5S动作。

注：加I1>6A以上的电流，保护装置动作，时间为0.044S。

当I1>6A时，此时装置不论是起动还是运行，保护装置都应该动作。

无时限。

电动机知识大容量电动机配电系统介绍一、前言大容量电动机通常是指电功率在几百甚至上千千瓦的电动机。

其配电装置采用3kV∽10kV电压等级，在电网容量，电动机和生产工艺许可的情况下，尽量采用全电压直接起动的方式，同时还要有相应的继电保护装置确保其正常运行。

大型电动机的运行将会给电网和拖动设备的安全运行带来很大影响，因此需要进行认真的比较和分析计算，以确定经济合理，运行可靠，技术先进的配电方案。

以下就岭澳核电站空压机配电的工程实例谈谈大容量电动机的配电特点，起动条件及相应的计算验证。

二、工程实例（一）实例介绍岭澳核电站空气压缩系统由三台空压机组成，主要向核岛和常规岛输送压缩空气。

空压机由英国ATLAS公司进口，其电动机功率分别为250kW/50Hz/3phase，电压等级为6.6kV.引自电站东北侧辅助平台全厂共用的 6.6kV，选用3x3（ZR-YJV-10-1x400）中压铠装电缆约9x550米至核岛厂房6.6kV 配电盘后，再分别选用ZR-YJV22-3x35中压铠装电缆约350米给各空压机供电。

该电动机和工艺设备无特殊的动热稳定要求，但根据规程，电动机起动时母线电压不应低于额定电压的85%.根据以上技术条件，为确定电动机起动时的电压电流是否满足起动要求需进行起动计算，然后校验电动机的继电保护要求。

计算条件应设供电系统是无限大容量电源，采用标幺值，计算容量Sj＝100MVA。

（二）在计算之前需考虑以下因素：1、大容量电动机起动时，需要满足起动母线电压波动、电动机起动转矩要求和电动机及工艺设备的动热稳定要求。

电动机和工艺设备应能承受全压起动时的冲击，即能满足电动机和工艺设备的动稳定要求。

对于某些电动机在全压起动时还需满足制造厂规定的热稳定要求。

2、大型电动机起动时，其端电压应能保证被拖动机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压下降不应妨碍其它用电设备的工作。

按照国家标准《电能质量。

电压允许拨动和闪变》（GB12326-93）的要求，一般情况下，电动机起动时配电母线上的电压不应低于额定电压的85%，对于经常起动的电动机，不应低于额定电压的90%。