（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司 河南省洛阳市 471012）
摘要：目前我国经济发展十分快速，各行各业都在十分迅速的发展，同时电力行业也在不断的发展变化。对电动机起动过程中差动保护误动原因的分析，一般认为多重因素导致电动机起动时电动机侧电流互感器严重饱和，使二次电流出现畸变失真引起差动保护误动。针对电动机差动保护和电流互感器特点，本文给出了多个解决电流互感器饱和的方案，并结合目前发电厂厂用电发展趋势，提出厂用电流互感器参数选择、二次回路设计等方面需要考虑与保护配合，避免保护发生拒动、误动。
关键词：高压电动机；差动保护；电流互感器极性；误动作
引言
以电流互感器极性接线错误而导致的高压电动机差动保护误动作为典型案例，从电动机本体、电流互感器、电动机差动保护装置等设备的检查以及故障数据分析等方面讲述了整个事故的排查过程，查出了事故的原因，并对其给出了核对电流互感器的极性和相别等处理措施。同时利用相量图分析了电动机差动电流互感器的相别接线错误、极性及相别均接线错误时差动电流幅值与制动电流幅值的关系，为今后同类问题的处理提供了参考。
1差动保护误动作现象概述
差动保护是根据“电路中流入节点电流总和等于零”原理工作的。正常情况下，流进和流出的电流应该相等，差动电流等于零。从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。而实际上，由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中不平衡电流过大，从而导致电动机保护误动。尤其是在6kV厂用电切换时电机重启或电机抢合的过程中，差动保护不能可靠启动，误动表现为差动保护启动发信但未出口及直接误动跳闸。因此，对于电动机差动保护误动的原因必须认真分析，并根据误动原因及时找出应对之策。
2差动保护误动作原因分析
差动保护用的电流互感器需要满足两个条件，其一是稳态误差必须控制在10%误差范围之内，因为整定计算中采用的不平衡稳态电流是按10%误差条件计算。其二是暂态误差，影响电流互感器暂态特性的参数主要有：短路电流及其非周期分量，一次回路时间常数，电流互感器工作循环及经历时间，二次回路时间常数等。电流互感器剩磁对于饱和影响很大，当剩磁与短路电流暂态分量引起的磁通极性相同时，加重二次电流的畸变，因此电流互感器铁心中存在剩磁，则电流互感器可能在一次电流远低于正常饱和值即过早饱和。差动保护的暂态不平衡电流比稳态时大得多，仅在整定计算时将稳态不平衡电流增大二倍是不够安全的。采取抗饱和能力大的电流互感器。因此，造成在6kV厂用电切换时电机重启或电机抢合（电机仍有较高的转速）时，差动保护经常误动的原因，主要是电流互感器剩磁及两侧CT的暂态特性不一致造成。通常的基于电流平衡的电动机差动保护，在电动机自起动和外部短路暂态过程中，由于两侧电流互感器对暂态电流的传变特性不一致，产生不小的暂态不平衡差动电流，造成差动保护误动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3防止电流互感器饱和处理措施和参数分析
3.1二次回路优化和互感器参数
从上述分析可知，降低回路二次阻抗，是防止电动机起动过程中电流互感器饱和而差动误动的有效措施。降低二次负荷有多重措施，要根据现场设备、安装空间，先易后难优先选择，主要有以下几种方法。1）提高电流互感器变比，选用励磁特性较好的的电流互感器，减小准确限值倍数，降低电流互感器的饱和程度因素。2）将二次额定电流从 5A 降至 1A，在负载阻抗不变的情况下，相应的二次回路负荷降低了 25倍，互感器不容易饱和。3）改变电流互感器接线方式，将两相不完全星形接线改为三相完全星形接线，可降低二次负荷。4）互感器二次绕组串接，输出容量增大一倍，提高电流互感器输出抗饱和能力。5）提高二次电缆截面积，减小 CT 二次负载。6）采用抗饱和能力强的保护原理。在方法 1）至 3）中，需要更换电流互感器，受设备初始安装空间限制，改造难度较大、费用高；原互感器如有两个二次绕组，方法 4）是最简单的；方法 5 是在不能改变电流互感器的条件下最有效的方法，鉴于厂用电暂态问题忽略不计，厂用电保护电流原理居多，对于采用有效值傅氏算法延时电流保护，均不能有效抗饱和，更换保护装置意义不大；方法 6 不适用。给水泵电动机侧电流互感器输出两个保护级二次绕组，采用方法 4）、6），以改善电流互感器抗饱和措施。
3.2厂用电流互感器选型问题
大容量的发电厂 6kV 高压厂用电系统短路电流可达 40-50kA，馈线负荷类型较多，部分只有几十安，有些负载电缆很长。按照回路电流选择变比，短路电流远超互感器准确限值一次电流，短路时，互感器严重饱和。近年来的确多次出现 6kV 厂用电系统中定值灵敏度很高的情况下，发生电流速断和定时限保护拒动实例。如按照短路不饱和选择互感器，又存在互感器一次电流 Ipn远大于负荷电流，变比太大，出现开关柜内安装困难、投资费用大、测量精度差、保护整定困难甚至保护装置不能满足要求和无法整定的情况。在选择电流互感器时应综合考虑短路电流、保护装置限幅电流、负荷电流、开关型号来确定互感器参数。对于采用 F-C 开关回路，高压熔断器具有短路限流保护，互感器可按照馈线回路选择，不考虑一次短路电流饱和影响因素。采用真空断路器开关时，则不能按照负荷电流来选择，适当提高变比，防止短路饱和保护拒动。互感器稳态准确限值系数 Kalf为 2倍整定电流，保证保护可靠动作，基于中压互感器饱和特性，一般采用 10P20 即可，对于采用有效值傅氏算法延时电流保护，在饱和状态下，其有效值保持有效增大，仍能可靠动作。对于用于差动保护的互感器则需要考虑不平衡电流影响，需要二次负荷10%误差曲线核算，确认外部故障、电动机起动状态下不发生保护误动。目前厂用互感器二次额定电流 1A 和 5A 的 CT在造价费用、技术性能、安全制造方面基本相当，推荐采用 1A 互感器。远距离电缆保护互感器不宜采用不完全星形和两相差接线，用完全星形接线，均是有利于降低二次负荷、降低电缆截面积、改善互感器运行性能、防止饱和的有效措施。
结语
电动机起动特性和保护远距离特点要求电动机侧电流互感器二次负荷满足起动过程，增加电缆面积是降低二次负荷、改善互感器饱和的有效措施。在互感器选型参数确定阶段，差动保护用的互感器应根据电动机起动特点，多方面改善电动机起动工况下的互感器饱和状态，电流速断则应结合系统短路电流、保护性能、开关类型和负荷电流综合确定相关参数，以保证不出现因互感器参数选型不当而引起的保护拒动和误动。
参考文献：
[1] 中国国家标准化管理委员会.GB/T 14285—2006.继电保护和安全自动装置技术规程[S].2016.1234-1235.
[2] 葛怀东，姚斌，秦红霞.电动机差动保护误动事故的分析[J].电力设备，2007，8（11）：65-67.
[3] 国家能源局.DL/T 866—2015.电流互感器和电压互感器选择及计算到则[S].2016.1002-1003.
[4] 冯昊.谐波对电流互感器误差的影响[J].电气技术，2015，16（8）：45-49.
[5] 景敏慧，孔霄迪，覃松涛.P 类电流互感器饱和原因分析及对策[J].电力系统自动化，2007，31（21）：94-97，109.
[6] 高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京： 中国电力出版社，2010.1578-1579.
论文作者:赵邓邓,居斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：电流论文; 互感器论文; 电动机论文; 电流互感器论文; 差动论文; 回路论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第35期论文;