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摘要：高压锅炉给水泵（10KV、2240KW高压异步电动机）在进行单体试车过程中出现差动保护故障，通过分析故障现象及综保装置故障录波显示参数，因异步电动机首尾端标示不一致，造成电机一启动就差动保护动作跳闸，通过更改互感器二次接线后差动电流恢复正常，电动机启动正常。本文从一起异步电动机启动过程中差动保护故障入手深入分析，并以故障处理的实例介绍行之有效的处理策略。
关键词：高压异步电动机；差动保护故障；处理策略
1 电动机差动保护的类型
根据规范要求，电动机容量在2MW及以上时应装设纵联差动保护。国内外电动机差动保护均采用比率制动差动保护和磁平衡差动保护两种类型。国内厂家生产的电动机综合保护装置如南瑞继保电气有限公司生产的RCS-9642CS、RCS-9643CS和PCS-9627D产品，均同时具有比率制动差动保护功能（俗称“大差动”）和磁平衡差动保护功能（俗称“小差动”），供用户根据具体工程情况选用。
由于比率制动差动保护一侧电流互感器装设在配电装置中，另一侧装设在电动机中性点侧。当电动机距供电配电装置较远时，中性点侧电流互感器有较长的二次电缆，则两侧电流互感器的二次阻抗严重不匹配，差动回路中有较大的不平衡电流。保护装置为躲过电动机电流，躲过外部短路时电动机的反馈电流等产生的不平衡电流，往往将制动斜率相应提高（不宜提高最小动作电流）来躲过不平衡电流引起的误动，这样则保护灵敏度会下降。为解决上述两侧电流互感器二次阻抗不匹配的问题，还要提高保护灵敏度，可采用磁平衡差动保护。
2 产生差动保护故障的类型
2.1 高压异步电动机首尾端相序接错故障
我厂1#A高压锅炉给水泵（10KV、2240KW高压异步电动机）电动机综合保护装置采用南瑞继保PCS-9627D。在进行单体试车过程中出现差动速断保护动作和比率差动保护动作，通过分析故障现象及综保装置故障录波显示波形，查出差动故障的是因为电机厂家在试车前更换异步电动机中性点接线盒后，将异步电动机首尾端标示除U相外，V相、W相均接反，造成电机一启动就差动保护动作跳闸，通过更改互感器二次接线后差动电流恢复正常，电动机启动正常。
2.2 电流互感器过饱和故障
在起动3#循环水泵（10KV、2500KW高压异步电动机）瞬间电机综合保护装置差动保护动作，电机运行柜真空断路器跳闸。故障出现后，组织相关人员针对事故现象，进行了一系列的检查、试验模拟没有发现明显的故障点。从整个检查过程来看，只有电流互感器的试验项目进行得不完善，仅做了角差和比差两项，只能反应出电流互感器的误差是否在合格范围内，不能完全判断电流互感器是否有缺陷。所以有必要对电流互感器做进一步分析与检查，确认电流互感器是否存在故障。
3 实际的应用
3.1 综合保护装置保护类型确定
（1）纵联差动保护：为了防止电动机发生相间或匝间短路，通过判断电机首端和尾端电流的差值来实现保护，作用于跳闸。综合继电保护装置对差动保护采用分相式，即A、B、C任意一相保护动作均出口。（2）过流反时限保护：为防止电机或驱动设备发生堵转等情况导致电机定子电流过大而设置，通过判断电机正序电流大小来实现，作用于跳闸。（3）电流速断保护：电动机发生短路故障的主保护，通过判断正序电流的大小实现，作用于跳闸。（4）零序过流保护：为了防止电动机发生单相接地故障，作用于跳闸。
以上5种保护类型均需在装置中投入，并作用于跳闸。同时结合实际情况，在综合保护装置内增设CT（电流互感器）断线告警及PT（电压互感器）断线告警2个保护类型，保护出口作用于预告报警。
3.2 综合保护装置整定参数确定
（1）差动速断。为躲过电动机励磁涌流，高压电机的差动速断电流定值一般取电机高压侧额定电流的4~8倍，这里取4倍，即2500KW电机的差动速断电流定值Isdzd=4In=4×180/300=2.4A（In为二次额定电流）；2240KW电机的差动速断电流定值Isdzd=4In=4×160/250=2.6A。（2）比率差动。综合继电保护装置对差动保护采用分相式，即A、B、C任一一相保护动作均出口，针对比率差动保护类型，综合保护装置有两个设定项：比率差动电流起动整定值Icdqd、比率制动系数K。对照BCH-2的制动特性，南瑞继保建议比率系数K=0.4。比率差动电流起动整定值Icdqd设定原则为躲过电机在启动及运行时，由于互感器特性差异导致的最小差动电流值，可取0.1In～0.6In，根据实际电机运行情况，2500KW电机差动电流起动整定值Icd=0.4In≈0.24A，确定2240KW电机差动电流起动整定值Icd=0.4In≈0.26A，可保证动作的可靠性及灵敏性。
图1 纵差保护动作曲线
4 常见问题及解决方法
（1）各种保护定值之间匹配性能不好。应根据被保护的设备特性，重新核算定值。核算定值后应按照装置的说明书逐一检查定值输入是否正确，利用先进的微机保护测试仪进行系统联动测试，确保各种保护定值的准确，确保装置的各种保护功能都能正常投入。
（2）电动机在初次启动过程中差动保护误动作。应按照系统图纸检查线路是否连接正确，尤其是电流互感器接线是否正确，检查电机首端、尾端电流互感器的接线是否正确，检查装置的极性与接线是否一致，核算保护定值是否正确。
（3）电动机运行一段时间后出现差动保护误动作。由于保护装置为电子产品，其测量精度高，受环境影响大，一段时间后会有测量误差和零点漂移，应严格按照电力行业有关规范要求，进行保护装置的预防性试验和周期校准，对发现的误差和数据漂移及时进行修复。
（4）借助综保厂家提供故障录波分析软件，根据故障录波波形及向量关系，能够快速判定故障原因，方便故障查找和原因分析，大大节约故障原因分析和查找时间。
综上所述，大型高压异步电动机的差动保护故障有若干种，本文仅仅是我厂试车过程中出现过的差动故障保护类型进行了分析与总结，希望在今后不断努力地学习中掌握更多相关方面的知识来解决实际生产中存在的各种问题，减少或避免高压电动机的故障，减少经济损失。
参考文献：
[1] 袁兆强，凌艳.高压电动机差动保护误动原因分析[M].河南电力出版社，2007.
[2] 陈秋建，杨左勇，俞徐斌.一种新型异步电动机差动保护研究[J].电器工业，2005，（11）：33-35.
[3] 许建安.电力系统继电保护[M].北京：中国水利水电出版社，2004.
论文作者:姚飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：差动论文; 电动机论文; 故障论文; 电流论文; 电机论文; 高压论文; 比率论文; 《电力设备》2017年第36期论文;