由一起差動保護(hù)誤動作談自平衡差動保護(hù)的應(yīng)用

李靖 李成濤

【摘 要】自平衡差動保護(hù)是近年來提出的一種新型差動保護(hù)，具有高可靠性、高靈敏度且設(shè)備投資較少等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于石化企業(yè)的危險防爆場所。本文將對一臺2300kW高壓大功率電動機(jī)檢修后差動保護(hù)頻繁誤動作故障案例，詳細(xì)分析了故障原因及處理方法，并探討了自平衡差動保護(hù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

【關(guān) 鍵 詞】高壓電動機(jī)；自平衡差動保護(hù)；防爆場所；誤動作

【中圖分類號】TV772【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0217-01

0 引言

2012年7月，中國石油遼陽石化分公司煉油廠一臺功率為2300kW的高壓防爆電動機(jī)經(jīng)過檢修返回現(xiàn)場，在調(diào)試運(yùn)行過程中，由于差動保護(hù)頻繁動作，導(dǎo)致電動機(jī)無法繼續(xù)運(yùn)行，急需清除故障以恢復(fù)電動機(jī)的正常運(yùn)行性能。

1 故障查找

電氣工程車間試驗(yàn)班趕到現(xiàn)場，了解情況后得知該臺電動機(jī)剛剛經(jīng)過檢修，于是打開電動機(jī)端子蓋，未見任何短路或其他異常；查看動力電纜，也未見任何絕緣損壞引起相間短路或相對地接地現(xiàn)象發(fā)生，其調(diào)試運(yùn)行過程中在差動保護(hù)整定區(qū)域并未發(fā)生任何故障，相反差動保護(hù)卻頻繁動作并發(fā)出故障報(bào)警信號，于是初步診斷發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置存在誤動作問題，即須找出電動機(jī)差動保護(hù)誤動作的原因，并采取有效措施予以解決，則電動機(jī)差動保護(hù)頻繁動作即可解除，才能確保設(shè)備安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

為了找出電動機(jī)差動保護(hù)誤動作的原因，需要對差動保護(hù)原理接線圖進(jìn)行認(rèn)真分析。電動機(jī)差動保護(hù)原理接線如圖1所示。從圖1可知，電動機(jī)縱差保護(hù)是由安裝在供電電源斷路器下端的一組電流互感器與電動機(jī)定子繞組中性點(diǎn)（此電動機(jī)為星形接法，動力電纜通過繞組首端、電流互感器，匯攏到中性點(diǎn)，位于電動機(jī)端子蓋內(nèi)）的一組電流互感器，當(dāng)這兩組電流互感器產(chǎn)生的不平衡電流超過保護(hù)整定值時，啟動差動保護(hù)。若在正常工作或保護(hù)區(qū)域外部故障時，流進(jìn)這兩組電流互感器的電流相等，產(chǎn)生的差流（不平衡電流）為零，保護(hù)不啟動。保護(hù)裝置誤動作大致可能原因有如下：（1）電流互感器極性及二次接線存在接線錯誤。保護(hù)應(yīng)是兩組電流互感器的差流，如果極性或二次接線接反，就是兩個電流之和。（2）差動繼電器本體存在故障，可能導(dǎo)致誤動作。（3）保護(hù)整定值設(shè)置不當(dāng)。如果保護(hù)整定值有人誤動過，設(shè)置偏小可能導(dǎo)致誤動作。（4）電動機(jī)運(yùn)行環(huán)境中的其他干擾因素，引起不平衡電流增大，導(dǎo)致差動保護(hù)裝置頻繁動作。

圍繞電動機(jī)可能出現(xiàn)誤動作的上述4個原因，經(jīng)逐一排查發(fā)現(xiàn)該大功率電動機(jī)差動保護(hù)頻繁誤動作的原因是：保護(hù)用電流互感器接線錯誤引起不平衡電流增大，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動作，且該電動機(jī)采用另外一種新型差動保護(hù)——自平衡差動保護(hù)[1]。

2 故障原因分析及處理

2.1 故障原因分析

自平衡差動保護(hù)電路僅由一組電流互感器實(shí)現(xiàn)，電源進(jìn)線穿入電流互感器，經(jīng)過電動機(jī)定子繞組再折回來，回穿過電流互感器，匯集到中性點(diǎn)，其保護(hù)接線原理如圖2所示[2]。從圖2可知，正常情況下，流進(jìn)和流出電流互感器電流的相量和為零，磁通平衡，在二次側(cè)不會感應(yīng)產(chǎn)生電流，保護(hù)裝置不動作。但由于該2300kW大功率高壓電動機(jī)經(jīng)過檢修，其動力電纜與端子間接線在拆卸檢修后，組裝恢復(fù)接線過程中出現(xiàn)接線錯誤，導(dǎo)致只有電源進(jìn)線穿入電流互感器，定子繞組末端至中性點(diǎn)連線沒有回穿過電流互感器，因此在貫穿式電流互感器中的磁通不平衡，感應(yīng)出不平衡電流。這樣即便電動機(jī)在正常無故障運(yùn)行工況下也會存在不平衡電流，一旦不平衡電流值達(dá)到差動保護(hù)的啟動值時，差動保護(hù)裝置就會出現(xiàn)誤動作問題。

2.2 故障處理

在排除該2300kW電動機(jī)存在其它故障后，于是對電動機(jī)存在的接線錯誤進(jìn)行更正調(diào)校。重新接引動力電纜，更正接線，即：將電源進(jìn)線與繞組中性點(diǎn)折回線都穿過電流互感器后，檢查校驗(yàn)電流互感器極性、二次接線，準(zhǔn)確無誤，校驗(yàn)差動保護(hù)整定值，進(jìn)行模擬傳動試驗(yàn)，保護(hù)裝置能夠正確動作。在故障排除后，重新將電動機(jī)并入供配電網(wǎng)進(jìn)行試運(yùn)行，電動機(jī)通電試運(yùn)轉(zhuǎn)成功，保護(hù)裝置頻繁動作故障消失，運(yùn)行各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)正常，于是判斷電動機(jī)存在的故障得到有效解決。

3 結(jié)束語

在這次故障處理過程中，除了快速準(zhǔn)確排除故障，恢復(fù)電動機(jī)的正常運(yùn)行外，還發(fā)現(xiàn)該電動機(jī)所采用的新型自平衡差動保護(hù)與常規(guī)差動保護(hù)相比存在諸多優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下多個方面：

（1）節(jié)省設(shè)備投資。大多數(shù)情況下，電動機(jī)控制保護(hù)屏柜距離現(xiàn)場電動機(jī)較遠(yuǎn)，由此兩組電流互感器之間的二次聯(lián)線較長，而新型自平衡差動保護(hù)其接線簡單，減少一組電流互感器和大量二次接線，可以節(jié)約大量控制線耗用，給安裝和維護(hù)帶來極大便利。

（2）動作靈敏度更高。少一組電流互感器，解決了原來兩組電流互感器（即使是同一廠家，同批產(chǎn)品也存在差異，所以幾乎不能避免差異。）特性參數(shù)不一致、不匹配等產(chǎn)生誤差的問題，整定值按躲過同一系統(tǒng)中其他線路發(fā)生單相接地時流過自平衡電流互感器的電容電流來整定，靈敏度更高，保護(hù)更可靠。

（3）提高了防爆性能。一組電流互感器巧妙地安裝在電動機(jī)端子箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足了更高的防爆要求，更適合于增安型防爆電動機(jī)，在石化企業(yè)危險場所使用效果較好。

建議推廣應(yīng)用這種新型差動保護(hù)，尤其對于一些重要大型高壓電動機(jī)的差動保護(hù)，要優(yōu)先選用或者改造后采用自平衡差動保護(hù)，這樣可以大大提高差動保護(hù)動作的可靠性和靈敏度。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳小峰，田玉英，蔡翠佳.淺談自平衡差動保護(hù)在高壓電機(jī)中的應(yīng)用--以大慶石化公司水氣廠為例[J]，科技促進(jìn)發(fā)展，2012，（08）：73-74

[2] 梁永勝.自平衡差動保護(hù)在我廠增安型高壓電機(jī)上的應(yīng)用[J]，電工技術(shù)，2007，（06）：21-22