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1、大型電動機高阻抗差動保護原理、整定及應(yīng)用李德佳核電秦山聯(lián)營有限公司314300[摘要]本文闡述了大型電動機高阻抗差動保護原理及整定原則和整定實例。分析了CT匝數(shù)比誤差對高阻抗差動保護的影響，并介紹了匝數(shù)比誤差的測量方法。[關(guān)鍵詞]高阻抗差動保護匝數(shù)比1概述 高阻抗差動保護的主要優(yōu)點:1、區(qū)外故障CT飽和時不易產(chǎn)生誤動作。2、區(qū)內(nèi)故障有較高的靈敏度。它主要作為母線、變壓器、發(fā)電機、電動機等設(shè)備的主保護，在國外應(yīng)用已十分廣泛。高阻抗差動保護有其特殊性，要保證該保護的可靠性，應(yīng)從CT選型、匹配、現(xiàn)場測試、保護整定等多方面共同努力?，F(xiàn)在我國應(yīng)制定高阻抗差動保護和相應(yīng)CT的標準，結(jié)合現(xiàn)場
2、實際情況編制相應(yīng)的檢驗規(guī)程，使高阻抗差動保護更好的服務(wù)于電網(wǎng)，保證電網(wǎng)安全。2高阻抗差動保護原理及定值整定原則2.1高阻抗差動保護的動作原理 2.1.1正常運行時:原理圖見圖1，∵I1=I2∴ij=i1-i2=0.因此，繼電器兩端電壓:Uab=ij×Rj=0.Rj-繼電器內(nèi)部阻抗。電流不流經(jīng)繼電器線圈，也不會產(chǎn)生電壓，所以繼電器不動作。圖中:TA1、TA2--電流互感器;Ru--保護電阻器;U>--高阻抗差動繼電器。 2.1.2電動機啟動時:原理圖見圖2。由于電動機啟動電流較大，是額定電流的6～8倍且含有較大的非周期分量。當TA1與TA2特性存在差異或剩磁不同，如有一個CT先
3、飽和，假設(shè)TA2先飽和，TA2的勵磁阻抗減小，二次電流i2減小。由于ij=i1-i2導致ij上升，繼電器兩端電壓Uab上升。這樣又進一步使TA2飽和，直至TA2完全飽和時，TA2的勵磁阻抗幾乎為零。繼電器輸入端僅承受i1在TA2的二次漏阻抗Z02和連接電纜電阻Rw產(chǎn)生的壓降。Uab=ij(Rw+Z02)為了保證保護較高的靈敏度及可靠性，就應(yīng)使Uab減少，也就是要求CT二次漏阻抗降低。這種情況下，繼電器的整定值應(yīng)大于Uab，才能保證繼電器不誤動。圖中:TA1、TA2－電流互感器;Rj－繼電器內(nèi)部阻抗;Rw－TA2連接電纜電阻;Z02－TA2二次漏阻抗。圖2啟動時動作原理圖（TA2飽
4、和） 2.1.3發(fā)生區(qū)內(nèi)故障:原理圖見圖3，i1=Id/n(n－TA1電流互感器匝數(shù)比)ij=i1-ie≈i1Uab=ij×Rj≈i1Rj此時，電流流入繼電器線圈、產(chǎn)生電壓，檢測出故障，繼電器動作。由于TA1二次電流i1可分為流向CT勵磁阻抗Zm的電流ie和流向繼電器的電流ij。因此，勵磁阻抗Zm越大，越能檢測出更小的故障電流，保護的靈敏度就越高。圖3內(nèi)部故障動作原理圖n－電流互感器匝數(shù)比;Zm－TA1、TA2的勵磁阻抗并聯(lián)值;Z02－TA1的二次漏阻抗。2.2高阻抗差動保護的整定原則及實例2.2.1整定原則1)保證當一側(cè)CT完全飽和時，保護不誤動。U≥US(1)US＝IKMA
5、X(Rin+Rm)/n(2)U－繼電器整定值;US－保證不誤動的電壓值;IKMAX－啟動電流值;Rin－CT二次線圈電阻值;Rm－從繼電器安裝處到CT安裝處環(huán)路電阻值;n－CT的匝數(shù)比。2)保證在區(qū)內(nèi)故障時，CT能提供足夠的動作電壓:Uk≥2US(3)Uk－CT的額定拐點電壓。CT的額定拐點電壓也稱飽和起始電壓:此電壓為額定頻率下的正弦電壓加于被測CT二次繞組兩端，一次繞組開路，測量勵磁電流，當電壓每增加10%時，勵磁電流的增加不能超過50％。圖中:Uk－拐點電壓;I0－拐點電壓下的勵磁電流。3)校驗差動保護的靈敏度:在最小運行方式下，電動機機端兩相短路時，靈敏系數(shù)應(yīng)大于等于2。
6、Klm=I(2)d.min/Iprim≥2(4)Iprim=n(Us/Rs+mIe+Iu)(5)Iprim－保證繼電器可靠動作的一次電流;n、Us－同前所述;m－構(gòu)成差動保護每相CT數(shù)目;Ie－在Us作用下的CT勵磁電流;Iu－在Us作用下的保護電阻器的電流;Rs－繼電器的內(nèi)阻抗。2.2.2整定實例電動機參數(shù):P=7460KW;Ir=816A。CT參數(shù):匝數(shù)比n＝600;Rin=1.774Ω;Uk=170V。CT二次側(cè)電纜參數(shù):現(xiàn)場實測Rm=4.21Ω。差動繼電器(ABB-SPAE010)參數(shù):整定范圍0.4-1.2Un;Un=50、100、200可選;Rs=6K。計算Us:US
7、=IKMAX(Rin+Rm)/n=10Ir(Rin+Rm)/n=10×816(1.774+4.21)/600=81.38V選取Us=82V校驗Uk:∵Uk=170V∴Us在85V以下即可滿足要求。確定繼電器定值:選取Un=100;整定點為0.82;實際定值為82V。校驗靈敏度:通過查CT及保護電阻器的伏安特性曲線可得在82V電壓下的電流:Ie=0.03AIu=0.006AIprim=n(Us/Rs+mIe+Iu)=600(82/6000+2×0.03+0.006)=47.8A。由
