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水源大泵电机差动保护误动的分析处理

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第32卷第2期 2010年4月 甘肃冶金 Vo1.32 No.2 Apr.,2010 GANSU METALLURGY 文章编号:1672-4461(2010)02-0098-03 水源大泵电机差动保护误动的分析处理 贾洪涛 (白银有色集团公司动力厂,甘肃白银730900) 摘要:本文就大泵电机差动保护误动一事,详细分析了试验和处理的过程。着重论述了电动机的起动电流和电 流互感器二次回路阻抗值对电流互感器变流比的影响,以及对继电保护装置动作准确性的影响。提高了对电流互 感器二次回路阻抗值重要性的认识。 关键词:大泵电机;差动保护误动;电流互感器 中圈分类号:Tl ̄07 .1 文献标识码:B 1 引言 我厂供水一车间始建于50年代末,6O年代初 投产,日供水量8万t。担负整个白银市的生产生活 供水任务。二泵站两台大泵的同步电动机装设了纵 差动保护,原理图见图1。电动机、电流互感器、息 流继电器的主要参数: 电动机。型号:MC322一lb/b,容量:2 700 kW, 电压:6 000 V,电流:337 A,转数:100 r/min,出厂日 期:1959年,制造厂:苏联。 电流互感器。型号:LAJ-10,变流比:400/5A, 负载阻抗:O.6 1"1。 电流继电器。型号:DL-11/10,电流:1O一20 A。 2 故障形成原因及临时处理过程 二泵站泵房在1996年1O月2日被水淹。电机 小室里用于差动保护尾端的电流互感器和保护二次 小线被水浸泡,大泵无法运行,白银市面临断水的危 险。抢修人员将被淹设备干燥后,对电机、电缆、电 流互感器、二次小线做了绝缘试验。二次小线对地 绝缘都为零,其它设备的绝缘水平勉强达到运行标 准。为尽快开泵向市区供水,我们采取临时措施:甩 掉电机尾端LH至高压柜端子板的电流小线,拉一 条橡皮缆(约40 m)代替原二次线,及时起动了大泵 向市区供水。时隔不久,又敷设了一条控制电缆做 二次电流线,拆除临时线。至此,我们认为水淹大泵 的事故处理工作完成了。但是,随之而来的是大泵 在起动时经常发生差动保护动作开不起车的现象。 对此,厂电气技术人员和从事高压试验、继电保护工 作的同志一道开始了长达十年之久的分析判断查找 原因的艰苦工作。 II,¨ 3 分析误动原因。采取措施保大泵运 行 首先,对大泵电机一、二次回路中所有的电气设 备和继电保护装置进行了全面的检查、调整、试验, 未发现问题。因为一次回路设备和保护装置都没 变,以前3O多年运行都很正常,所以短时非周期分 量引起误动的可能性被排除。在反复试验确认一次 回路设备的绝缘和正确性没有问题,不会引起差动 图1 电动机差动保护原理图 保护动作,差动保护属误动作的大前提下,不得已, 暂时脱离差动保护开车,给我们一点分析的时间。 十年间,我们做了大量的工作,采取了一些临时措 第2期 贾洪涛:水源大泵电机差动保护误动的分析处理 施,但都没有从根本上解决问题。 由6.5 A恢复到4.5 A,基本上能一次起动成功,但 差动保护是电动机的主要保护。我们知道电机 误动原因没从根本上查清。大家感到束手无策,比 脱离差动保护是很危险的,可不脱离又开不起车。 较一致的看法是:大泵差动保护的首尾互感器在起 为解决这个矛盾,采取了逐渐放大差动定值的被动 动瞬间(电流约1 800 A)伏安特性不一样形成差 做法,由原来的4.5 A逐渐放大到6.5 A时,发生误 流,而我们又不具备模拟试验的手段,无法确认。 动的概率比较小,这种情况维持了一段时间。在这 段时间里,反复检查测试保护二次回路,对用于差动 4 误动原因理论上的突破 保护的四只电流互感器进行差流配对试验,结果任 2000年,厂科协把这个难题列为科技攻关项 意两只互感器的差值都很小(LH一次通400 A时, 目。在总结十年中所做工作的基础上,一 一对可能导致  最大差流只有3 mA)。1999年两台大泵高压柜更新 误动的原因进行了全面的分析。差动保护动作,说 以后问题仍未解决。差动定值较原值放大2 A不是 明在泵起动时首尾LH二次的差流大于4.5A,而一 长久之计,对于差动保护动作电流整定,考虑到二次 次设备的绝缘二次回路接线的正确性(包括油开关 T 回路断线不致误差,电流整定计算为I越= (Kk 同期和电缆相序)经过无数次的试验检查可以肯定 i 不会产生大于4.5A的差流。所以差流只能是互感 P 可取1.5~2,I。= -_二__e,Ki变流比),考虑到 器产生的,而LH拆回试验室做差流试验,一次加3 V。cosp’-q 倍额定电流即1 200 A,两只互感器的差流也只有几 电动机启动,非周期分量电流,允许延时0.2 s左 十毫安。试验接线见图2。所以互感器本体也不会 1 <、 1 右,这台电机的整定电流可按I越= =6.3 产生使保护动作的差流,那么是不是首尾LH实际 运行状态不同产生了差流呢?这个问题成为攻克的 A。如果灵敏度不够,可选用BCH-2取代DL型。 突破口。 我们又给差动保护加了0.3 s的动作时限,将定值 S 图2差流测试接线图 4.1测试阻抗值 路阻抗值。尾端LH:Z^=0.9 Q,Zc=0.89 Q,首 二次回路有差流,说明首尾两只LH至少其中 端LH:Z^=0.24Q,Zc=0.228 Q,尾端A相和C 一只的变流比误差变大(因为两只互感器一次流过 相LH二次回路阻抗值均超出LH的额定阻抗。 的是同一电流)。一只经试验合格的电流互感器, 4.2 实验论证阻抗值对变流比的影响 在现场使用时什么能影响它的变流比呢?我们首先 LH二次回路阻抗值大于额定阻抗值对变流比 想到了尾端电流互感器二次回路阻抗值。现场实际 究竟有多大影响?我们在实验室用两只相同的标准 情况是电机尾端2LH距差流点(大泵高压柜端子 LH做实验,实验接线见图3。标准LH型号规格: 板)约40 m,用KVV-500、4×1.5电缆一根芯线当一 HL36,0.2级、额定负载0.4 Q。试验时LH变比选 相电流线连接,阻抗值很可能大于0.6 Q。我们在 600/5A,1LH用来指示一次电流值,试验数据见表 2006年2月6日停泵时测试电机首尾端LH二次回 1。 100 甘肃冶金 第32卷 S 一 图3标准LH差流测试接线图 表1差流测试数据 2LH变比 阻抗值 2LH一次(A) (n) Z2=1.987 Z3:O.5 K=600/5 ZI=2.534 600 6OO 6OO 2LH阻抗:ZA=0.456 Q、Zc=0.242 Q,在LH允许 2LH二次 7.5 8.2 9.95 2LH二次5 5 5 2LH一次1 200 1 200 1 200 范围内。2006年9月完成以上工作,取掉了时间继 电流(A) 电流(A) 电流(A) 电流(A) 电器,对电机全套保护进行了校验。 6 效果 我们观察了两次大泵起动,起动电压分别是 6 700 V和6 600 V均一次起动成功。从2006年9 从表l中可以看出:LH一次电流I 和LH二次 回路阻抗的大小,直接影响LH变流比的误差。这 月至今,大泵累计起动2O余次均一次成功,从实践 证明我们对误动原因的分析判断是正确的,从根本 上解决了这个技术难题。 个结论虽然书中早有介绍,但通过自己实验来证实, 对我们确认误动原因更有意义。 我们知道,电流互感器工作时,一次电流与一次 线圈匝数的乘积应该等于二次电流与二次线圈匝数 的乘积。但是,实际上一次线圈的磁势中有一部分 是用来使LH激磁,也就是说用来产生主磁通。因 此,电流互感器存在变流比误差,这个误差就是由一 次电流中的激磁电流分量引起的。激磁电流分量越 大,变流比误差也越大。激磁电流分量的大小与电 7 结语 回顾故障的处理过程,有很多东西值得总结。 一起现在看来并不十分复杂的故障,为什么会拖十 年之久?我认为主要是故障比较隐蔽,我们没有处 流互感器铁芯中所要建立的磁场强度大小有关,而 磁场强度的大小则取决于需要建立的二次电势大 小。二次电势的大小等于LH的二次电流与二次回 路阻抗的乘积。由此可见,当大泵电机起动时,通过 LH的电流很大,达到LH额定电流5倍左右。如果 这时LH二次回路阻抗较大,由需要产生的二次感 应电势较大,因此需要的激磁电流就大,从而从电机 尾端LH的变流比出现很大误差。因此我们断定: 主泵电机尾端LH二次回路阻抗大于LH额定负载 阻抗是差动保护误动的原因。 理类似故障的经验,把主要精力放在一次设备和二 次接线的正确性上,对误动原因深层次的探讨做的 不够。对LH二次回路阻抗的重要性缺乏认识,使 分析工作做了不少无用功,也是造成误动的直接原 因(水淹前是两根线并接当一根线,水淹后重新敷 设电缆后用一根芯线当一相电流线)。今后在分析 类似故障时,多一些逆向思维很有益处。通过以上 分析纵差保护的电流互感器,比误差、角误差要合格 外,饱和倍数和伏安曲线要一致,误差不超过5%以 上。互感器的二次负担(阻抗)不能超标,整定值选 择要合理。 通过正确的分析,精心的计算,准确的调试,一 定能尽快的查找事故。起到保护电气设备的作用。 收稿日期:2009.11-25 5 实施减小阻抗值措施 整改工作比较简单,又敷设了一条控制电缆以 达到增大导线截面、减小电阻的目的。敷设电缆后 作者简介:贾洪涛(1962.),电器工程师。 

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