有關電動機繼電保護配置的探討

劉巍

【摘 要】 本文介紹的內容主要以異步電動機為主。電動機的安全運行對確保發電廠以至整個工業生產的安全、經濟運行都有很重要的意義，因此，應根據電動機的類型、容量及其在生產中的作用，裝設相應的保護裝置。

【關鍵詞】 相間短路保護 ?低電壓保護 ?繼電保護

1 電動機的相間短路保護

1.1 瞬時電流速斷保護

目前中、小容量的電動機廣泛采用電流速斷保護作為防御相間短路故障的主保護。

1.1.1 保護的啟動元件

構成電動機電流速斷保護的電流繼電器可以是電磁型的，也可以是感應型的。對于不易過負荷的電動機（如給水泵、凝水泵、循環水泵的電動機），可采用 DL-10 系列的電磁型電流繼電器構成保護。對于容易過負荷的高壓電動機及容量在100kW以上的低壓電動機（如排粉機、磨煤機、碎煤機以及灰漿泵等的拖動電動機），則宜采用具有反時限特性的 GL-10系列感應型電流繼電器來構成保護，因為此時可利用繼電器中的瞬動元件構成電動機的相間短路保護，作用于斷路器跳閘;利用繼電器中的反時限元件，構成電動機的過負荷保護，并根據拖動機械的特點，作用于發信號或減負荷及跳閘。

1.1.2 保護裝置的接線方式

電動機桶間電流保護的接線方式有兩種，當靈敏度不能滿足要求時可采用兩相兩繼電器式不完全星形接線，否則優先采用兩相電流差單繼電器式接線，為了使電流保護不僅能反應電動機內部的相間短路，同時也能反應電動機與斷路器之間連線上的相間短路，保護用電流互感器的安裝位置，應盡可能地靠近斷路器側此外，電動機保護的操作電源還可以采用交流操作電源，當保護采用交流操作電源和兩相電流差單繼電器式接線時，只要一個感應型電流繼電器就可以構成一臺電動機設備的相間保護和過負荷保護，并且由于這種接線不需要直流操作電源及相應的連接電纜，在電動機斷路器的操作機構上又易于實實現，因而有較廣泛的應用。

1.1.3 電流速斷保護和過負荷保護的整定計算

作為電網的末級，電動機電流速斷保護不存在相鄰元件故障時保護可能誤動的問題，故保護的動作電流只需按躲過電動機的啟動電流整定，即

IK·act=IM S

式中Krel，—可靠系數，因考慮電動機啟動電流中非周期分量的影響，故取得大些，對DL-10型繼電器，取1.4～1.6，對GL10型繼電器取 1.8～2;Kc—接線系數，保護采用兩相不完全星形接線時取 1，采用兩相電流差接線時了取;IMS—電動機啟動電流的周期分量;nTA—電流互感器變比。

保護裝置的靈敏度按系統最小運行方式下，電動機出口兩相短路的最小短路電流進行校驗，要求靈敏系數不小于2，即

K sen=≥2電動機過負荷保護的動作電流按躲過其

額定電流整定，即IK·act×式中Krel—可靠系數，當保護動作于信號時取 1.05，動作于減負荷或跳閘時取 2;Kc—接線系數，取值參照電動機的電流速斷保護;Kre—電流繼電器的返回系數，DL10型繼電器取 0.85，GL10型繼電器取0.8;IN·M—電動機的額定電流;nTA—電流互感器變比。

過負荷保護是通過提高保護動作時間來躲過電動機帶負荷啟動的，故保護的動作時限應躲過電動機帶負荷啟動的時間，一般取 15～20s，有條件時，可實測帶負荷啟動的時間后再整定其動作時限。當保護采用GL10系列電流繼電器的反時限元件構成時，則是要求在流過繼電器的電流IK=Kc時繼電器感應部分的動作時間為 15～20s。

1.2 縱差動保護

容量在2000kW以上或2000kW（含2000kW）以下、具有6個引出線的重要電動機，當電流速斷保護不能滿足靈敏度的要求時，應裝設縱差保護作為相間短路主保護。電動機縱聯差動保護的動作原理基于比較被保護電動機機端和中性點側電流的相位和幅值而構成。為了實現這種保護，在電動機中性點側與靠近出口端斷路器處應裝設同型號、同變比的兩組電流互感器TA1和TA2，兩組電流互感器之間，即為縱差保護的保護區。電流互感器二次側按循環電流法接線。在中性點非直接接地的供電網絡中，電動機的縱差保護一般采用兩相式接線，接入差動回路的繼電器可采用BCH2型差動繼電器或 DL-11型電流繼電器實現，當采用前者時，保護可瞬時動作于跳閘;而當采用后者時，為躲過電動機啟動過程中暫態不平衡電流的影響，需利用出口中間繼電器帶0.1s的延時動作于跳閘。保護裝置的原理接線圖，電流互感器應具有相同的特性，并滿足10%誤差要求。為防止電流互感器二次回路斷線時保護誤動，保護裝置的動作電流應按躲過電動機額定電流來整定，即

IK.act=IN·M

式中Krel—可靠系數，當采用BCH2型繼電器時取1.3，采用 DL11型繼電器時取1.5～2;IN·M-電動機的額定電流;nTA—電流互感器的變比。保護裝置靈敏度的校驗公式與電流速斷保護同。

2 電動機的低電壓保護

2.1 裝設低電壓保護

發電廠廠用電系統380V和3一6kV母線一般都裝設有低電壓保護。其裝設目的是：在母線電壓降低時，將一部分小重要的電動機及按生產過程要求小容許和小需要自啟動的電動機從電網中切除，以保證重要電動機的自啟動及加速電網電壓的恢復。為了實施低電壓保護，一般將廠用電動機分為三類。

2.1.1 ?I類

I類屬重要電動機，例如給水泵、循環水泵、凝結水泵、引風機和給粉機等電動機，一旦停電將造成發電廠出力下降甚至停電，在這類電動機上小裝設低電壓保護，在母線電壓恢復時應盡快讓其自啟動，但當這些重要電動機裝設有備用設備自動投入裝置時，可裝設低電壓保護，以9一l0s的延時動作于跳閘。

2.1.2 II類

H類是小重要的電動機，如磨煤機、碎煤機、灰漿泵、熱網水泵、軟水泵等，暫時斷電小至于影響發電廠機、電、爐的出力，這類電動機上裝設有低電壓保護，在母線電壓降低時，首先被從電網中切除，保護的動作時限與電動機速斷保護配介，一般取0.5S。

2.1.3 III類

III類是屬于那些電壓長時間消失時，山于生產過程或技術保女條件小允許自啟動的重要電動機，在這類電動機上，也要裝設有低電壓保護，但保護的動作電壓整定得較低，一般為0.4一0.5UN，動作時限則取9一10s。

2.2 低電壓保護的接線

3一6kV用電動機低電壓保護的原理接線圖，低電壓繼電器KV1一KV4接自電壓互感器二次側的電壓小母線WVI，WV2， WV3間。其中，KV1，KV2，KV3與KT1構成小重要電動機的低電壓保護，以0.5s的延時動作于跳閘并兼作電壓回路斷線信號;KV4和KT2則構成為重要電動機的低電壓保護，保護以9s的延時切除那些電源電壓長時間消失后小允許小需要自啟動的電動機。

當母線電壓消失或對稱下降至0.6一0.7U N時，KV}KV3均動作，其動斷觸點閉介，通過KM1的動斷觸點啟動KT1，KT1經過0.5 s的延時后觸點閉介，把正電源加到跳閘母線wI上，接自該母線上的小重要電動機全部跳閘。

3 結語

本文是結合生產現場要求進行的工程研究而完成的。本文分析了異步電動機的故障特征，提出了相間短路保護的保護判據，研究了異步電動機保護裝置故障電流的整定計算方法。

參考文獻：

[1]嚴水才.淺談配電保護的合理配置[J].科技經濟市場，2013（4）.endprint

【摘 要】 本文介紹的內容主要以異步電動機為主。電動機的安全運行對確保發電廠以至整個工業生產的安全、經濟運行都有很重要的意義，因此，應根據電動機的類型、容量及其在生產中的作用，裝設相應的保護裝置。

【關鍵詞】 相間短路保護 ?低電壓保護 ?繼電保護

1 電動機的相間短路保護

1.1 瞬時電流速斷保護

目前中、小容量的電動機廣泛采用電流速斷保護作為防御相間短路故障的主保護。

1.1.1 保護的啟動元件

構成電動機電流速斷保護的電流繼電器可以是電磁型的，也可以是感應型的。對于不易過負荷的電動機（如給水泵、凝水泵、循環水泵的電動機），可采用 DL-10 系列的電磁型電流繼電器構成保護。對于容易過負荷的高壓電動機及容量在100kW以上的低壓電動機（如排粉機、磨煤機、碎煤機以及灰漿泵等的拖動電動機），則宜采用具有反時限特性的 GL-10系列感應型電流繼電器來構成保護，因為此時可利用繼電器中的瞬動元件構成電動機的相間短路保護，作用于斷路器跳閘;利用繼電器中的反時限元件，構成電動機的過負荷保護，并根據拖動機械的特點，作用于發信號或減負荷及跳閘。

1.1.2 保護裝置的接線方式

電動機桶間電流保護的接線方式有兩種，當靈敏度不能滿足要求時可采用兩相兩繼電器式不完全星形接線，否則優先采用兩相電流差單繼電器式接線，為了使電流保護不僅能反應電動機內部的相間短路，同時也能反應電動機與斷路器之間連線上的相間短路，保護用電流互感器的安裝位置，應盡可能地靠近斷路器側此外，電動機保護的操作電源還可以采用交流操作電源，當保護采用交流操作電源和兩相電流差單繼電器式接線時，只要一個感應型電流繼電器就可以構成一臺電動機設備的相間保護和過負荷保護，并且由于這種接線不需要直流操作電源及相應的連接電纜，在電動機斷路器的操作機構上又易于實實現，因而有較廣泛的應用。

1.1.3 電流速斷保護和過負荷保護的整定計算

作為電網的末級，電動機電流速斷保護不存在相鄰元件故障時保護可能誤動的問題，故保護的動作電流只需按躲過電動機的啟動電流整定，即

IK·act=IM S

式中Krel，—可靠系數，因考慮電動機啟動電流中非周期分量的影響，故取得大些，對DL-10型繼電器，取1.4～1.6，對GL10型繼電器取 1.8～2;Kc—接線系數，保護采用兩相不完全星形接線時取 1，采用兩相電流差接線時了取;IMS—電動機啟動電流的周期分量;nTA—電流互感器變比。

保護裝置的靈敏度按系統最小運行方式下，電動機出口兩相短路的最小短路電流進行校驗，要求靈敏系數不小于2，即

K sen=≥2電動機過負荷保護的動作電流按躲過其

額定電流整定，即IK·act×式中Krel—可靠系數，當保護動作于信號時取 1.05，動作于減負荷或跳閘時取 2;Kc—接線系數，取值參照電動機的電流速斷保護;Kre—電流繼電器的返回系數，DL10型繼電器取 0.85，GL10型繼電器取0.8;IN·M—電動機的額定電流;nTA—電流互感器變比。

過負荷保護是通過提高保護動作時間來躲過電動機帶負荷啟動的，故保護的動作時限應躲過電動機帶負荷啟動的時間，一般取 15～20s，有條件時，可實測帶負荷啟動的時間后再整定其動作時限。當保護采用GL10系列電流繼電器的反時限元件構成時，則是要求在流過繼電器的電流IK=Kc時繼電器感應部分的動作時間為 15～20s。

1.2 縱差動保護

容量在2000kW以上或2000kW（含2000kW）以下、具有6個引出線的重要電動機，當電流速斷保護不能滿足靈敏度的要求時，應裝設縱差保護作為相間短路主保護。電動機縱聯差動保護的動作原理基于比較被保護電動機機端和中性點側電流的相位和幅值而構成。為了實現這種保護，在電動機中性點側與靠近出口端斷路器處應裝設同型號、同變比的兩組電流互感器TA1和TA2，兩組電流互感器之間，即為縱差保護的保護區。電流互感器二次側按循環電流法接線。在中性點非直接接地的供電網絡中，電動機的縱差保護一般采用兩相式接線，接入差動回路的繼電器可采用BCH2型差動繼電器或 DL-11型電流繼電器實現，當采用前者時，保護可瞬時動作于跳閘;而當采用后者時，為躲過電動機啟動過程中暫態不平衡電流的影響，需利用出口中間繼電器帶0.1s的延時動作于跳閘。保護裝置的原理接線圖，電流互感器應具有相同的特性，并滿足10%誤差要求。為防止電流互感器二次回路斷線時保護誤動，保護裝置的動作電流應按躲過電動機額定電流來整定，即

IK.act=IN·M

式中Krel—可靠系數，當采用BCH2型繼電器時取1.3，采用 DL11型繼電器時取1.5～2;IN·M-電動機的額定電流;nTA—電流互感器的變比。保護裝置靈敏度的校驗公式與電流速斷保護同。

2 電動機的低電壓保護

2.1 裝設低電壓保護

發電廠廠用電系統380V和3一6kV母線一般都裝設有低電壓保護。其裝設目的是：在母線電壓降低時，將一部分小重要的電動機及按生產過程要求小容許和小需要自啟動的電動機從電網中切除，以保證重要電動機的自啟動及加速電網電壓的恢復。為了實施低電壓保護，一般將廠用電動機分為三類。

2.1.1 ?I類

I類屬重要電動機，例如給水泵、循環水泵、凝結水泵、引風機和給粉機等電動機，一旦停電將造成發電廠出力下降甚至停電，在這類電動機上小裝設低電壓保護，在母線電壓恢復時應盡快讓其自啟動，但當這些重要電動機裝設有備用設備自動投入裝置時，可裝設低電壓保護，以9一l0s的延時動作于跳閘。

2.1.2 II類

H類是小重要的電動機，如磨煤機、碎煤機、灰漿泵、熱網水泵、軟水泵等，暫時斷電小至于影響發電廠機、電、爐的出力，這類電動機上裝設有低電壓保護，在母線電壓降低時，首先被從電網中切除，保護的動作時限與電動機速斷保護配介，一般取0.5S。

2.1.3 III類

III類是屬于那些電壓長時間消失時，山于生產過程或技術保女條件小允許自啟動的重要電動機，在這類電動機上，也要裝設有低電壓保護，但保護的動作電壓整定得較低，一般為0.4一0.5UN，動作時限則取9一10s。

2.2 低電壓保護的接線

3一6kV用電動機低電壓保護的原理接線圖，低電壓繼電器KV1一KV4接自電壓互感器二次側的電壓小母線WVI，WV2， WV3間。其中，KV1，KV2，KV3與KT1構成小重要電動機的低電壓保護，以0.5s的延時動作于跳閘并兼作電壓回路斷線信號;KV4和KT2則構成為重要電動機的低電壓保護，保護以9s的延時切除那些電源電壓長時間消失后小允許小需要自啟動的電動機。

當母線電壓消失或對稱下降至0.6一0.7U N時，KV}KV3均動作，其動斷觸點閉介，通過KM1的動斷觸點啟動KT1，KT1經過0.5 s的延時后觸點閉介，把正電源加到跳閘母線wI上，接自該母線上的小重要電動機全部跳閘。

3 結語

本文是結合生產現場要求進行的工程研究而完成的。本文分析了異步電動機的故障特征，提出了相間短路保護的保護判據，研究了異步電動機保護裝置故障電流的整定計算方法。

參考文獻：

[1]嚴水才.淺談配電保護的合理配置[J].科技經濟市場，2013（4）.endprint

【摘 要】 本文介紹的內容主要以異步電動機為主。電動機的安全運行對確保發電廠以至整個工業生產的安全、經濟運行都有很重要的意義，因此，應根據電動機的類型、容量及其在生產中的作用，裝設相應的保護裝置。

【關鍵詞】 相間短路保護 ?低電壓保護 ?繼電保護

1 電動機的相間短路保護

1.1 瞬時電流速斷保護

目前中、小容量的電動機廣泛采用電流速斷保護作為防御相間短路故障的主保護。

1.1.1 保護的啟動元件

構成電動機電流速斷保護的電流繼電器可以是電磁型的，也可以是感應型的。對于不易過負荷的電動機（如給水泵、凝水泵、循環水泵的電動機），可采用 DL-10 系列的電磁型電流繼電器構成保護。對于容易過負荷的高壓電動機及容量在100kW以上的低壓電動機（如排粉機、磨煤機、碎煤機以及灰漿泵等的拖動電動機），則宜采用具有反時限特性的 GL-10系列感應型電流繼電器來構成保護，因為此時可利用繼電器中的瞬動元件構成電動機的相間短路保護，作用于斷路器跳閘;利用繼電器中的反時限元件，構成電動機的過負荷保護，并根據拖動機械的特點，作用于發信號或減負荷及跳閘。

1.1.2 保護裝置的接線方式

電動機桶間電流保護的接線方式有兩種，當靈敏度不能滿足要求時可采用兩相兩繼電器式不完全星形接線，否則優先采用兩相電流差單繼電器式接線，為了使電流保護不僅能反應電動機內部的相間短路，同時也能反應電動機與斷路器之間連線上的相間短路，保護用電流互感器的安裝位置，應盡可能地靠近斷路器側此外，電動機保護的操作電源還可以采用交流操作電源，當保護采用交流操作電源和兩相電流差單繼電器式接線時，只要一個感應型電流繼電器就可以構成一臺電動機設備的相間保護和過負荷保護，并且由于這種接線不需要直流操作電源及相應的連接電纜，在電動機斷路器的操作機構上又易于實實現，因而有較廣泛的應用。

1.1.3 電流速斷保護和過負荷保護的整定計算

作為電網的末級，電動機電流速斷保護不存在相鄰元件故障時保護可能誤動的問題，故保護的動作電流只需按躲過電動機的啟動電流整定，即

IK·act=IM S

式中Krel，—可靠系數，因考慮電動機啟動電流中非周期分量的影響，故取得大些，對DL-10型繼電器，取1.4～1.6，對GL10型繼電器取 1.8～2;Kc—接線系數，保護采用兩相不完全星形接線時取 1，采用兩相電流差接線時了取;IMS—電動機啟動電流的周期分量;nTA—電流互感器變比。

保護裝置的靈敏度按系統最小運行方式下，電動機出口兩相短路的最小短路電流進行校驗，要求靈敏系數不小于2，即

K sen=≥2電動機過負荷保護的動作電流按躲過其

額定電流整定，即IK·act×式中Krel—可靠系數，當保護動作于信號時取 1.05，動作于減負荷或跳閘時取 2;Kc—接線系數，取值參照電動機的電流速斷保護;Kre—電流繼電器的返回系數，DL10型繼電器取 0.85，GL10型繼電器取0.8;IN·M—電動機的額定電流;nTA—電流互感器變比。

過負荷保護是通過提高保護動作時間來躲過電動機帶負荷啟動的，故保護的動作時限應躲過電動機帶負荷啟動的時間，一般取 15～20s，有條件時，可實測帶負荷啟動的時間后再整定其動作時限。當保護采用GL10系列電流繼電器的反時限元件構成時，則是要求在流過繼電器的電流IK=Kc時繼電器感應部分的動作時間為 15～20s。

1.2 縱差動保護

容量在2000kW以上或2000kW（含2000kW）以下、具有6個引出線的重要電動機，當電流速斷保護不能滿足靈敏度的要求時，應裝設縱差保護作為相間短路主保護。電動機縱聯差動保護的動作原理基于比較被保護電動機機端和中性點側電流的相位和幅值而構成。為了實現這種保護，在電動機中性點側與靠近出口端斷路器處應裝設同型號、同變比的兩組電流互感器TA1和TA2，兩組電流互感器之間，即為縱差保護的保護區。電流互感器二次側按循環電流法接線。在中性點非直接接地的供電網絡中，電動機的縱差保護一般采用兩相式接線，接入差動回路的繼電器可采用BCH2型差動繼電器或 DL-11型電流繼電器實現，當采用前者時，保護可瞬時動作于跳閘;而當采用后者時，為躲過電動機啟動過程中暫態不平衡電流的影響，需利用出口中間繼電器帶0.1s的延時動作于跳閘。保護裝置的原理接線圖，電流互感器應具有相同的特性，并滿足10%誤差要求。為防止電流互感器二次回路斷線時保護誤動，保護裝置的動作電流應按躲過電動機額定電流來整定，即

IK.act=IN·M

式中Krel—可靠系數，當采用BCH2型繼電器時取1.3，采用 DL11型繼電器時取1.5～2;IN·M-電動機的額定電流;nTA—電流互感器的變比。保護裝置靈敏度的校驗公式與電流速斷保護同。

2 電動機的低電壓保護

2.1 裝設低電壓保護

發電廠廠用電系統380V和3一6kV母線一般都裝設有低電壓保護。其裝設目的是：在母線電壓降低時，將一部分小重要的電動機及按生產過程要求小容許和小需要自啟動的電動機從電網中切除，以保證重要電動機的自啟動及加速電網電壓的恢復。為了實施低電壓保護，一般將廠用電動機分為三類。

2.1.1 ?I類

I類屬重要電動機，例如給水泵、循環水泵、凝結水泵、引風機和給粉機等電動機，一旦停電將造成發電廠出力下降甚至停電，在這類電動機上小裝設低電壓保護，在母線電壓恢復時應盡快讓其自啟動，但當這些重要電動機裝設有備用設備自動投入裝置時，可裝設低電壓保護，以9一l0s的延時動作于跳閘。

2.1.2 II類

H類是小重要的電動機，如磨煤機、碎煤機、灰漿泵、熱網水泵、軟水泵等，暫時斷電小至于影響發電廠機、電、爐的出力，這類電動機上裝設有低電壓保護，在母線電壓降低時，首先被從電網中切除，保護的動作時限與電動機速斷保護配介，一般取0.5S。

2.1.3 III類

III類是屬于那些電壓長時間消失時，山于生產過程或技術保女條件小允許自啟動的重要電動機，在這類電動機上，也要裝設有低電壓保護，但保護的動作電壓整定得較低，一般為0.4一0.5UN，動作時限則取9一10s。

2.2 低電壓保護的接線

3一6kV用電動機低電壓保護的原理接線圖，低電壓繼電器KV1一KV4接自電壓互感器二次側的電壓小母線WVI，WV2， WV3間。其中，KV1，KV2，KV3與KT1構成小重要電動機的低電壓保護，以0.5s的延時動作于跳閘并兼作電壓回路斷線信號;KV4和KT2則構成為重要電動機的低電壓保護，保護以9s的延時切除那些電源電壓長時間消失后小允許小需要自啟動的電動機。

當母線電壓消失或對稱下降至0.6一0.7U N時，KV}KV3均動作，其動斷觸點閉介，通過KM1的動斷觸點啟動KT1，KT1經過0.5 s的延時后觸點閉介，把正電源加到跳閘母線wI上，接自該母線上的小重要電動機全部跳閘。

3 結語

本文是結合生產現場要求進行的工程研究而完成的。本文分析了異步電動機的故障特征，提出了相間短路保護的保護判據，研究了異步電動機保護裝置故障電流的整定計算方法。

參考文獻：

[1]嚴水才.淺談配電保護的合理配置[J].科技經濟市場，2013（4）.endprint