磁平衡差動保護(hù)在6～?10kV大型防爆電機上的應(yīng)用

周毅

摘 要：磁平衡差動保護(hù)可將電流互感器內(nèi)置于電動機本體防爆接線盒中，成本低，保護(hù)靈敏，在大型防爆電機中應(yīng)用越來越廣泛。本文討論了磁平衡差動保護(hù)在大型防爆電機上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：磁平衡差動；防爆電機；電流互感器

0 引言

石油化工企業(yè)中大量使用6～10kV大功率防爆同、異步電動機。當(dāng)電機功率≥2000kW或<2000kW速斷保護(hù)無法滿足靈敏度要求時，應(yīng)設(shè)置縱聯(lián)差動保護(hù)。傳統(tǒng)縱聯(lián)差動保護(hù)因需要將電機中性點引出并設(shè)置中性點互感器接線盒（箱），在石油化工裝置爆炸危險場所中不易設(shè)置，設(shè)置于其他非防爆場所需要增加引接的一次電纜，增加了電纜投資。磁平衡差動保護(hù)可將電流互感器內(nèi)置于電動機本體防爆接線盒中，便于電機制造廠商成套供貨，在大型防爆電機中應(yīng)用越來越廣泛。

1 原理及接線

磁平衡差動，又稱自平衡差動，是利用磁通平衡原理，將電機定子繞組首端U1、V1、W1及繞組末端U2、V2、W2連接導(dǎo)線共同穿過電流互感器TA1～TA3，正常運行時進(jìn)首末端電流產(chǎn)生的磁通相互抵消，互感器二次側(cè)理論輸出值為0。當(dāng)電機內(nèi)部出線相間短路或?qū)Φ毓收隙搪窌r，磁平衡關(guān)系打破，互感器二次側(cè)有電流輸出至相應(yīng)保護(hù)繼電器輸出保護(hù)動作命令，具體見圖1。

2 保護(hù)整定計算及靈敏度校驗

《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第3版中關(guān)于電動機縱聯(lián)差動保護(hù)整定計算適于普通縱聯(lián)差動保護(hù)，并不適用于磁平衡差動保護(hù)。根據(jù)磁平衡差動保護(hù)的接線，正常運行時磁平衡電流互感器中不平衡電流為電機各相等效對地電容電流，即Ibp=IcM（Ibp-不平衡電流，ICm-電機電容電流）。

電動機內(nèi)部故障可分為單相接地短路（電機某相碰殼）、相間短路及匝間短路。假如電機內(nèi)部發(fā)生單相接地短路，此時磁平衡電流互感器不平衡電流為系統(tǒng)電容電流。電機內(nèi)部發(fā)生相間短路，短路電流值大，不平衡電流為相間短路電流，其遠(yuǎn)比單相接地不平衡電流大。匝間短路無論何種縱差保護(hù)均無法實現(xiàn)保護(hù)功能。電機外部發(fā)生單相接地故障時，通過電機磁平衡電流互感器的不平衡電流為電機提供對地電容電流。電機外部發(fā)生兩相短路時，不平衡電流為電機非故障相提供對地電容電流（較外部單相接地要小）。在電機外部發(fā)生三相短路時，不平衡電流與電機正常運行情況分析相同，電流值變小甚至為零。

綜上分析，磁平衡差動保護(hù)整定應(yīng)滿足2個條件：（1）躲過磁平衡差動最大不衡電流。（2）躲過電機外部單相故障時不平衡電流。故Iopk=Krel*IC∑/n（Iopk-繼電器整定值，Krel-可靠系數(shù)，取1.5，IC∑-6～10kV供電系統(tǒng)單相接地電容電流值，n-磁平衡互感器變比）。其靈敏度Ksen=IC∑/Krel·IcM，根據(jù)單相接地靈敏度≥1.25的要求，只要系統(tǒng)電容電流值大于電機電容電流值2倍以上，即可滿足要求，6～10kV系統(tǒng)單相接地電容一般在幾安至幾十安不等，單個電機電容電流一般不會超過1A，顯靈敏度很容易滿足要求。

3 小結(jié)

磁平衡差動保護(hù)具有投資省，靈敏度高等特點，目前已大量應(yīng)用在大型防爆電動機上。但在具體使用中仍需注意一些事項。首先，目前針對磁平衡差動保護(hù)的專用微機保護(hù)較少，目前均利用傳統(tǒng)的微機差動保護(hù)繼電器作磁平衡差動的出口動作元件，在保護(hù)設(shè)置方面應(yīng)注意相關(guān)的具體設(shè)置。其次，在保護(hù)整定大型防爆電動機距變配電所距離一般都較遠(yuǎn)，互感器二次側(cè)引至保護(hù)的電纜較長的情況下，應(yīng)對磁平衡互感器容量進(jìn)行校驗。建議采用二次變比為1A的互感器，容量不小于15VA。再次，磁平衡差動保護(hù)保護(hù)范圍僅為電機本體，不像傳統(tǒng)的縱差保護(hù)包含了電機供電一次電纜，電纜需要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

[1]施文豐，黃躍進(jìn).石化裝置高壓電動機磁平衡差動保護(hù)的整定[J].化工自動化及儀表，2015，（9）：135

[2]翁國兵，姚飛，張少坤.5800kW氮氣壓縮電動機的起動和繼電保護(hù)選擇[J].科技傳播，2010，（14）：92.

[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[M].中國電力出版社，2005.

（作者單位：四川天一科技股份有限公司）