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。
