微機型電動機保護WDZ—430在娘子關(guān)發(fā)電廠實際使用中的分析

段建軍

【摘 要】本文首先對WDZ-430型裝置的結(jié)構(gòu)、特點、功能和原理做了簡單介紹，并對裝置在娘子關(guān)發(fā)電廠實際整定、調(diào)試、運行過程中出現(xiàn)的問題以及對此作出的對策做了詳細的探討和分析。

【關(guān)鍵詞】微控制器模塊；信號采集；各序分量；接口

0.概述

娘子關(guān)發(fā)電廠從2004年開始，逐漸將廠用電電動機的保護更換為南京東大金智電氣自動化有限責(zé)任公司的WDZ-430型電動機微機保護裝置，現(xiàn)只將該裝置在調(diào)試和運行過程中發(fā)生的一些問題，對該保護的應(yīng)用做一些分析。

1.WDZ-430型微機保護裝置的原理

1.1 WDZ-430型微機保護裝置的基本原理

裝置在通電后，首先進入監(jiān)控狀態(tài)，然后再進入調(diào)試狀態(tài)或運行狀態(tài)。在調(diào)試狀態(tài)，通過裝置面板整定參數(shù)值，并將整定值送入存儲器。在運行狀態(tài)，由兩個CT同時將A相與C相電流分別變比成零序電流信號，這三個電流信號通過各自的轉(zhuǎn)換電阻轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電壓信號，這三個電壓值經(jīng)濾波后，在中央處理器控制下，通過A/D轉(zhuǎn)換器對每路進行定時間、定次數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)數(shù)字量，再經(jīng)過軟件運算取得二相電流，正序電流、負序電流、零序電流值，然后與存儲器中的設(shè)定值進行比較，最后判斷是否執(zhí)行出口。

1.2微機保護裝置的動作判據(jù)

速斷保護：I3>Iset且T>Tset。

正序保護：I1>I1set且T1>T1set。

負序保護：I2>I2set且T2>T2set。

零序保護：I0>I0set且T0>T0set。

啟動保護：I3>Iqset或I1>I1qset且T1>T1set或I2>I2qset。

且T2>T2set或I0>I0qset且T0>T0set。

（其中：set含義為整定值，q為啟動。）。

2.WDZ-430型微機保護裝置的整定計算及新安裝校驗

2.1速斷保護

a.定值整定：考慮到電動機啟動過程中電流有瞬時由低到高的跳變現(xiàn)象，且電流值很大，所以在整定時按6倍電動機額定值來計算。速斷整定值=可靠系數(shù)×起動倍數(shù)×額定電流/CT變比（計算出來的定值取整，時間為0秒）。

b.性能校驗：同時接通A、B、C三相電流，調(diào)節(jié)電阻，使其中一相或二相電流超過速斷保護整定定值1.02倍，出口繼電器應(yīng)出口閉合，出口指示燈亮，速斷指示燈亮，動作時間為0秒。

2.2正序過電流保護

a.定值整定：正序過流定值=可靠系數(shù)×額定電流/（返回系數(shù)×CT變比）。

b.性能校驗：同時接通A、B、C三相電流，調(diào)節(jié)角度和電阻，使正序電流加大到保護整定值的1.02倍，且時間調(diào)整到整定值，出口繼電器應(yīng)出口閉合，出口指示燈亮，正序指示燈亮。正序與A、C相電流以及相間夾角（Ic落后Ia的角度）的關(guān)系見下圖。單位：安培、角度。

2.3負序過電流保護

同時接通A、B、C三相電流，調(diào)節(jié)角度和電阻，使負序電流加大到保護整定值的1.02倍，且時間調(diào)整到定值，出口繼電器應(yīng)閉合，出口指示燈亮，負序指示燈亮。負序與A、C相電流以及相間夾角（Ic落后Ia的角度）的關(guān)系見下圖。單位：安培、角度。

2.4零序保護

接通零序電流，升零序電流值超過整定值1.02倍，并延時到定值時間，出口繼電器應(yīng)出口閉合，出口指示燈亮，零序指示燈亮。當(dāng)A、C二相均無電流時，自動退出零序保護。

2.5啟動保護

調(diào)好定值以及時間為大于0秒，進行電流沖擊試驗，因為裝置的電動機啟動狀態(tài)的判定依據(jù)是A、C二相電流中的一相或二相，在瞬時有由低到高的跳變現(xiàn)象。

3.試運行過程中出現(xiàn)的問題及對策

（1）正常運行中電流突增或機械超載均會引起速斷電流保護的動作，可適當(dāng)?shù)母淖冋ㄖ祦硐贁啾Ｗo誤動。

（2）微機保護的抗干擾性能也需提高。

a.由于PT諧振等因素的存在，保護出現(xiàn)過誤動，可以通過使用屏蔽電纜來加強保護裝置的屏蔽，或增加抗干擾裝置來提高本保護的抗干擾能力。

b.高壓系統(tǒng)的操作引起的高頻振蕩電流，所產(chǎn)生的電磁場的變化在裝置進線中感應(yīng)的干擾電壓和電流，6KV廠用電系統(tǒng)是一個操作相對頻繁的區(qū)域，其干擾源多，電容式PT或變壓器的投入或切除，在一定條件下常引起瞬時過電壓和高頻振蕩，而微機保護裝置的集成度高、工作電壓低、容量大、速度快，對外界的干擾較敏感，而且對干擾脈沖的承受能力低，如果干擾達到一定程度會引起保護的誤動或拒動，可通過遠離干擾源或采用屏蔽電纜，并將屏蔽層兩端接地來增強抗干擾能力。

（3）液晶循環(huán)顯示，依次為A相、C相電流值、正序、負序、零序的電流分量值和熱過載值。操作起來重復(fù)次數(shù)多，也不直觀，應(yīng)通過軟件編程來加以改進，直接顯示輸入值。

（4）裝置的背部接線為插拔式，而在娘子關(guān)電廠該裝置大部分裝在開關(guān)柜的門上，在開關(guān)門的過程中，易造成電壓回路斷線和CT二次回路開路，所以要求廠家在制造時將背部接線改為固定螺絲壓接式。

（5）電動機的啟動時間過長，有可能使保護誤動。在電動機的啟動過程中，如果電流沒有超過啟動整定值，啟動保護不動作，而在規(guī)定的啟動時間到時，實際電流沒有降到額定電流以下，這時由于裝置已將電動機運行整定值作為保護判據(jù)，裝置有可能保護動作，這樣造成的結(jié)果是：電動機一起就跳，嚴(yán)重時，會使電動機的絕緣損壞，燒壞開關(guān)和電機。應(yīng)通過調(diào)整保護的時間來躲過啟動時間。

（6）電動機運行過程中，由于電動機的非正常運行，此時故障量不滿足微機保護動作跳閘判據(jù)，容易造成電動機過熱，嚴(yán)重時會燒毀電動機。要求保護裝置能夠模擬散熱，并能通過散熱過程使熱積累值降低到定值以下，才允許電動機再次啟動。

4.幾種典型的向量分析

由于在前面3中提到的校驗方法復(fù)雜，所以通過幾種典型的向量分析來找出I1和I2的關(guān)系，來簡化裝置的校驗方法，以適應(yīng)工作現(xiàn)場的要求。（1）裝置輸入一相電流IA有I1=I2=IA/3。（2）裝置輸入二相等電流IA=IC有I1=I2=IA。（3）A、C二相電流極性相同時I1=IA有I2=0。（4）A、C二相電流極性相反時I1=0I2=IA。（5）A相電流同名端接反時：I1=√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=I2/2。（6）A、C相電流極性相反且A相電流的同名端相反時：I1=2√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=2I2。（7）A、C相短路故障時：IA=-IC；IB=0；I1=√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=I2。通過向量分析后，可使用單相電流發(fā)生裝置，在工作現(xiàn)場對裝置進行簡易校驗。選擇A、C相接入，就可校驗裝置的各項保護。

a.速斷保護。接通單相電流，調(diào)電阻，按1.02倍的整定值來調(diào)，出口繼電器應(yīng)動作，出口指示燈亮，速斷燈亮。

b.正、負序保護。接通單相電流A或C相均可，相當(dāng)于斷一相，正、負序電流值均為單相電流的√3/3倍。

c.零序保護。接通零序電流，按1.02倍的定值調(diào)，經(jīng)過整定時間的延時后，出口繼電器閉合，保護動作。出口指示燈亮零序燈亮。零序電流的接入按最大電流不大于200mA。

5.結(jié)束語

由于原電動機保護的設(shè)計上的原因，WDZ-430型裝置的功能沒有得到充分的利用，尤其在廠用電系統(tǒng)中電動機的數(shù)量很大，由于沒有中央控制功能，不能實現(xiàn)中央集控；該微機裝置沒有電壓保護的功能，所以要改進現(xiàn)有微機保護的局限性，并盡可能的使電動機的中央集控成為現(xiàn)實，最大發(fā)揮微機型電動機保護的作用。 [科]