高壓三相異步電動機斷相保護

張偉平

高壓三相異步電動機采用斷相保護目前還不多見，從安全運行角度看，高壓電動機雖然常裝有差動保護、過負荷速斷保護、低電壓保護及單相接地保護、漏電保護等裝置，但這些保護裝置往往保護不了電動機斷相遠行。例如各礦目前主排水泵的高壓電動機，假如對真空開關(真空斷路器或真空接觸器)的真空滅弧室調整不當，或者由于真空開關的合、分閘振動引起真空滅弧室動靜觸點松動，就很容易造成電動機缺相運行。如不及時發現，就可能導致電動機燒毀。因此裝設高壓電動機斷相保護是很必要的。

一、保護原理

圖中：TA₁、TA₂為電流互感器；KA₁、KA₂、KA₃為電流繼電器。

1、高壓電動機M正常運行時(圖1)，三相電流基本平衡且相位互差120°，電流繼電器KA₁、KA₂中流過正常運行電流，KA₃中則流過A+C電流(即í_a+í_c)，三只電流繼電器均吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開(圖2)，時間繼電器KT無電源，斷相保護不會動作。圖中：KA₁、KA₂、KA₃為電流繼電器；KA₄為中間繼電器；KT為時間繼電器；DL為信號鈴；SB為試驗按鈕。

2、當電動機發生兩相或三相短路事故時，故障電流流過互感器TA₁、TA₂的二次線圈，此時由過流速斷保護動作切除電路。電流繼電器KA₁～KA₃的常開觸點依舊處于閉合狀態，其常閉觸點仍不能復位閉合，所以斷相保護也不會動作。

3、當電動機發生單相接地故障時，故障點有零序電流流過，接地保護動作，或發出信號或跳閘切斷電路。此時電動機三相電流的平衡并未被破壞，因此斷相保護仍不會動作。

4、當電動機發生斷相故障時，三相電流平衡遭到嚴重破壞，并引起電流相位的改變，此時斷相保護可靠動作，發出信號或使開關跳閘。現分兩種情況該種故障進行分析和探討。

(1)A相或C相(裝有電流互感器的相)斷相運行。此時電流互感器TA₁或TA₂中無電流流過，電流繼電器KA₁或KA₂復位，其常閉觸點閉合，常開觸點斷開。此時其余兩個電流繼電器線圈中均有電流流過，其常開觸點都在閉合狀態，因此斷相保護中間繼電器KA₄通過時間繼電器KT的延時后動作。

(2)B相(未裝有電流互感器的相)斷相運行。此時B相中無電流流過，而A相和C相中流過大小相等、方向相反的電流。在電流繼電器KA₁與KA₂中均流過大小相等且其相位差180°的電流，而電流繼電器KA3線圈中無電流流過而復位，其常閉觸點閉合、常開觸點斷開。這樣，電源通過KA₁、KA₂的常開觸點(已閉合)和KA3的常閉觸點送至KT線圈，使斷相保護得以動作。該保護適用于高壓籠型或繞線型電動機。

二、斷相保護的整定

由于各種型號的高壓電動機空載電流互有差別，拖動負載也不同，因此斷相保護整定值亦不相同。根據有關資料介紹，電動機的空載電流為額定電流的30～50％。所以，斷相保護用的電流繼電器KA₁、KA₂、KA₃的動作電流I_d應按其不大于30～50％額定電流IE整定為宜，即

式中：K_f一電流繼電器返回系數，取0．8～0．9；

K_i一保護用電流互感器變比。

考慮到高壓電動機一般和工作機械連成一體，故應以電動機帶機械空轉的實測電流作為空載電流來整定。斷相保護的時間整定以0．5～1．5s為宜。