電動機起動加倍保護與電流互感器選型

摘 要：廠用送風機電機為上海電機廠YKK630-6型三相異步電動機，額定電壓6kV，額定電流166.5A。使用前成功空載試運過，在倒送電之后第一次起動時速斷保護動作，整個過程持續585ms。此現象以為是起動速斷加倍功能未投入，并檢查定值，因電流波形未發現異常，電機再次起動，第二次持續587ms速斷保護又動作。分析后發現REX521的起動加倍功能，固定為電流大于1.5In時起動加倍投入，1.3倍額定電流返回。

關鍵詞：起動加倍；保護裝置；速斷；電流互感器（CT）

引言

電動機起動電流一般會達到4至8倍的額定值，起動加倍功能就是為了提高速斷的靈敏性，當電機起動過程，按照一定的判據，將速斷值加倍，在起動完成后自動返回。正常運行時若發生堵轉或短路能使速斷可靠動作，減少異常事故，維護系統安全穩定運行，在廠用系統中得到普遍運用。

1 提出案例

送風機電機選用為上海電機廠YKK630-6型三相異步電動機，基本參數如下：額定電壓6kv、額定電流166.5A、額定功率1400KW。根據《浙江電網發電廠廠用電系統反事故技術措施》要求，為了減小CT飽和影響速斷保護動作，變比為800/1的CT。保護裝置為ABB的REX521，過流保護采用三段式，保護設置過流低定值為0.23In（In：保護裝置輸入額定電流值），動作時間160秒（s），過流高定值為0.31In，動作時間18秒，速斷值為0.93In，動作時間60毫秒（ms）。

倒送電前電機已完成空載試運，在接入正式電源后第一次起動速斷保護動作，整個過程持續585ms，信號顯示起動加倍功能未投入。檢查定值及起動電流波形未發現異常，再次起動速斷保護又動作，持續時間587ms，和第一次過程相似。

2 剖析流程

經過大量試驗表明：（1）電流在0.93In以下時速斷不動作；（2）在0.93～1.48In時速斷保護動作；（3）在1.48～1.86In時起動加倍功能起動使速斷不動作；（4）在1.86In以上時起動加倍雖起動但由于過兩倍速斷定值而速斷保護動作。

針對以上四種情況，利用另一臺送風機及空壓機進行相關驗證，得到此結論如下：判斷保護裝置正常，電機起動電流在0.93～1.48In范圍內引起的保護速斷動作。

圖1 第一次起動錄波示瘟圖

圖2 第二次起動錄波示意圖

由圖1及圖2分析可知，起動電壓為6234V，起動過程中電壓降為5965V；起動電流前幾個周波達到了1250～1320A，范圍為1.56In～1.65In，滿足起動加倍條件；然后電流降至937A～946A，即1.17In～1.18In，并在585ms跳閘。

針對起動加倍起作用后又跳閘的問題，選取了一臺REX521H07做了以下簡單的試驗，數據如表1。

實驗過程為改變速斷定值，得到相應加倍之后的速斷值，測試在該定值下起動加倍實際的起動值，動作時間。

數據表明，改變速斷值，實現加倍功能，二次側電流值不能小于1.45In，否則起動加倍功能無法實現，改變其它相關定值該起動加倍電流仍為1.45In。

由錄波圖可得到電機起動最初電流達到1.46In～1.60In，起動加倍功能投入，速斷保護在525ms起動（起動加倍功能返回），經過60ms即在585ms出口，此時電流是1.14In。重復試驗后確定REX521的起動加倍功能固定為電流大于1.5In時投入，1.3In返回。

電機起動過程中，起動初始階段電流超出1.5In，起動加倍功能動作使速斷定值加倍，速斷保護不動作；當電機電流降至1.3In以下時，起動加倍功能返回速斷定值變為0.93In所以速斷保護動作。

圖3 臨時電源起動送風機示意圖

關于臨時電源時如何能成功起動送風機問題進行如下分析：臨時電源由35kv經8000kvA變壓器變為10kv，再由10kv經3000kv變壓器變為6.3kv。起動過程如圖3，波形分析，整個起動過程為2s。起電機前電壓為6440V，由于電源阻抗較大，起動過程中電壓下降為4550V。

電壓的下降，導致起動電流為710A，折算到二次側為0.89In，小于速斷值，速斷不動作，同時過流高定值可以按時間躲過，因而起動成功。

3 解決方案

針對以上問題，解決方法如下：

3.1 更換CT，使變比變小（如：400/1），從而使速斷定值高于1.5In。

3.2 更換保護裝置，滿足在小電流時能判斷起動。

3.3 將速斷調整為1.5In以上。

3.4 將速斷定值調整為躲電動機起動，退出起動加倍功能。

上述方案中第1、2種方法處理周期較長且成本較高；第3種方法起動和正常運行時的速斷定值大大提高，降低了保護的靈敏度；第4種方案電機起動時保護靈敏度無變化，在正常運行時速斷靈敏度較低，但短路時電流會遠遠超起動值，對保護動作沒有影響。

從可行性上分析選取第4種方案，調整保護定值后問題解決，簡單易實現。

實際應用過程中，配合保護裝置選用CT變比不能過大，要保證速斷定值在1.5In以上。按照電機起動電流為6倍，可靠系數1.5計算，就要求CT一次側額定值不能大于電動機額定值的3倍。如送風機要能實現起動加倍功能就要求CT的一次側額定值不能大于3倍In（In為166.5A），既為500A，選用400/1的CT更匹配。

4 結束語

廠內應用的保護裝置，特別是國外品牌，功能繁多，設置復雜，中文說明書翻譯粗糙，錯誤漏洞很多，英文版說明不明析，給國內用戶帶來較多的使用不便，如對裝置性能不能深入了解，在使用過程中埋下安全隱患，因而選擇保護裝置時一定要慎重。

參考文獻

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[3]宋士通；電動機保護技術[J].電氣開關，1998，1.

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作者簡介：張勝（1975-），男，河北肅寧人，工程師，從事電力系統繼電保護工作。