淺談高壓異步電機(jī)的保護(hù)

文/曲路平 何治鋒

淺談高壓異步電機(jī)的保護(hù)

文/曲路平 何治鋒

撫順煤礦電機(jī)制造有限責(zé)任公司

文章首先分析了高壓異步電機(jī)的保護(hù)接線原理，總結(jié)為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)與自平衡保護(hù)兩種模式。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討高壓異步電機(jī)保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)中的常見問題，以及優(yōu)化差動(dòng)保護(hù)方案，提升保護(hù)效果的有效措施，幫助全面提升高壓異步電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，將使用中的故障威脅降至最低。

高壓異步電機(jī)；電機(jī)保護(hù)；高壓防護(hù)

1 高壓異步電機(jī)保護(hù)的接線原理

1.1 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線

實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，需要在高壓異步電機(jī)的開關(guān)柜內(nèi)與電動(dòng)機(jī)的定子線圈之間連接電流互感器，線路導(dǎo)通后在電流互感器作用下可以產(chǎn)生二次側(cè)循環(huán)電流。當(dāng)高壓異步電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生不平衡的電流干擾時(shí)，也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)差動(dòng)繼電保護(hù)器，繼電保護(hù)器作用下對(duì)干擾電流作出補(bǔ)償，確保接下來傳輸?shù)碾娏骺梢员３址€(wěn)定與平衡。在接線中應(yīng)該優(yōu)先啟動(dòng)差動(dòng)繼電保護(hù)器，并確保電流互感器在定子線圈中的運(yùn)行可以達(dá)到均衡，電路系統(tǒng)啟動(dòng)后保護(hù)裝置在感應(yīng)到異常后可以自動(dòng)啟動(dòng)，為接下來的電流互感傳輸提供電流差動(dòng)補(bǔ)償。設(shè)計(jì)接線模式是接下來高壓異步電機(jī)發(fā)電功能實(shí)現(xiàn)的安全防護(hù)，因此需要優(yōu)先接入互感器與繼電保護(hù)器。

1.2 自平衡式保護(hù)接線

自平衡式保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)，在選擇接入點(diǎn)時(shí)需要考慮高壓異步電機(jī)的中性點(diǎn)及其附近所存在的組件。選擇高壓異步電機(jī)的中性點(diǎn)以及附近區(qū)域?yàn)殡娏骰ジ衅靼惭b節(jié)點(diǎn)，在電動(dòng)機(jī)組中引入抗勵(lì)磁感線圈，接電方案設(shè)計(jì)時(shí)要確保高壓異步電機(jī)各項(xiàng)繞組均能進(jìn)入到電流互感器中，從而在電力傳輸時(shí)形成一個(gè)安全檢測(cè)的回路。通過安全控制部件來檢測(cè)通過電機(jī)中電流的大小與穩(wěn)定情況，互感器通過感應(yīng)線圈運(yùn)行時(shí)的匝數(shù)判斷電流中是否存在干擾，并在繼電保護(hù)器端口中做出正確的安全控制。如果傳輸中的電流干擾已經(jīng)超過繼電保護(hù)器安全控制范圍，需要對(duì)高壓電流傳輸做出斷開處理，避免干擾電流對(duì)發(fā)電系統(tǒng)造成其他影響。

2 高壓異步電機(jī)保護(hù)存在的問題

2.1 常規(guī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)問題

高壓異步電機(jī)在保護(hù)過程中最常見問題是由于接線控制不合理，導(dǎo)致發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中干擾電流過大也不能及時(shí)斷開線路，最終對(duì)發(fā)電系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾。高壓異步電機(jī)接線系統(tǒng)所流經(jīng)的電流與電壓非常大，如果電壓過低則會(huì)造成發(fā)電機(jī)功能不能正常使用，一旦電壓過高超出額定承受范圍時(shí)，不能及時(shí)斷開將會(huì)造成高壓異步電機(jī)各組件擊穿損壞。接線方案設(shè)置不合理是影響縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的主要因素，也是當(dāng)前方案設(shè)計(jì)中重點(diǎn)針對(duì)的內(nèi)容，接線方案設(shè)計(jì)不僅要考慮高壓異步電機(jī)自身運(yùn)行情況，更需要與所處環(huán)境相結(jié)合。而當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案中并沒有體現(xiàn)出這一點(diǎn)，即使短時(shí)間內(nèi)高壓線路系統(tǒng)不會(huì)表現(xiàn)出異常或者擊穿損壞的問題，但隨著使用任務(wù)不斷增大，仍然會(huì)出現(xiàn)故障隱患。

2.2 自平衡式差動(dòng)保護(hù)問題

自平衡差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)中，繼電保護(hù)器選擇接入節(jié)點(diǎn)不合理，導(dǎo)致在高壓異步電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行使用時(shí)受接入點(diǎn)選擇影響繼電保護(hù)器難以發(fā)揮作用，最終影響到自平衡差動(dòng)保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)。無論是在靜止還是導(dǎo)通狀態(tài)下，自平衡差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)都能夠維持內(nèi)部穩(wěn)定，設(shè)計(jì)階段接入點(diǎn)選擇錯(cuò)誤，各項(xiàng)自平衡控制任務(wù)原有的平衡狀態(tài)也將因此被打破。隨著設(shè)計(jì)任務(wù)不斷深入開展，進(jìn)入到具體的接線安裝中，一旦高壓異步電機(jī)電力系統(tǒng)被導(dǎo)通，將面臨著嚴(yán)重的平衡擾亂風(fēng)險(xiǎn)，在電路系統(tǒng)中傳輸流經(jīng)的電流與電壓也將得不到合理控制。

3 高壓異步電機(jī)保護(hù)措施

3.1 優(yōu)先使用自平衡式差動(dòng)保護(hù)

高壓異步電機(jī)節(jié)電保護(hù)有效措施中，可以通過優(yōu)先使用自平衡式差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。考慮供電距離與電動(dòng)機(jī)容量之間的差異性，要充分研究電動(dòng)機(jī)對(duì)電纜的保護(hù)能力，當(dāng)高壓異步電機(jī)進(jìn)入導(dǎo)通后能夠適應(yīng)造直平衡差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，則可以優(yōu)先啟動(dòng)選擇這種保護(hù)方案。形成高壓異步電機(jī)的內(nèi)部平衡狀態(tài)，在線路運(yùn)行使用以及維護(hù)中可以節(jié)省資源應(yīng)用，也能在高壓異步電機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)第一時(shí)間反饋。高壓異步電機(jī)內(nèi)部保護(hù)系統(tǒng)在那得到反饋參數(shù)后第一時(shí)間發(fā)出指令，調(diào)整當(dāng)前所處運(yùn)行狀態(tài)，這樣接下來所開展的各項(xiàng)差動(dòng)保護(hù)任務(wù)，也能夠不斷提升控制效果。當(dāng)內(nèi)部平衡已經(jīng)不能滿足高壓異步電機(jī)的保護(hù)需求時(shí)，可以借助外接裝置來幫助排除故障恢復(fù)使用功能。

3.2 使用自平衡式電流互感器

安裝自平衡式電流互感器，高壓異步電機(jī)使用中，在互感器作用下可以對(duì)流經(jīng)電流做出檢。并與安全電流進(jìn)行對(duì)比。一旦高壓異步電機(jī)運(yùn)行功能出現(xiàn)異常，所通過的電流也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，自平衡式電流互感器感應(yīng)到這一情況時(shí)，會(huì)將其轉(zhuǎn)變成為電流信號(hào)傳輸?shù)诫娐废到y(tǒng)中。通過這種方法來形成電路系統(tǒng)的內(nèi)部檢測(cè)，檢測(cè)以及維護(hù)任務(wù)開展中，也會(huì)以自平衡式電流互感器監(jiān)測(cè)得到的參數(shù)結(jié)果作為參照，在短時(shí)間內(nèi)確定恢復(fù)高壓異步電機(jī)使用安全的有效方案。幫助全面提升高壓異步電流控制和理性，使之能夠在安全環(huán)境中高效實(shí)現(xiàn)使用功能，具體的電流互感器安裝，還應(yīng)該考慮高壓異步電機(jī)運(yùn)行特征，確保使用時(shí)能夠高效發(fā)揮安全防護(hù)作用。

3.3 嚴(yán)格控制電流互感器誤差

電流互感器的控制安裝，應(yīng)該對(duì)高壓異步電機(jī)各組件以及線路連接模式做出全面了解，將電流互感器使用中的感應(yīng)誤差降低到曲線10％以內(nèi)。高壓異步電機(jī)單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通電流較大，電流互感器使用中受高壓線路相互干擾影響，可能會(huì)產(chǎn)生一定誤差，只要將誤差控制在安全范圍內(nèi)，便能夠繼續(xù)實(shí)現(xiàn)高壓異步電機(jī)的保護(hù)作用。對(duì)于使用中可能會(huì)產(chǎn)生的干擾電流可以采用節(jié)電保護(hù)模式來對(duì)其進(jìn)行處理，電流產(chǎn)生后會(huì)直接進(jìn)入到接地線路中，避免繼續(xù)存留在高壓異步電機(jī)電力系統(tǒng)中影響到電流與電壓的正常輸送。

4 結(jié)語

本文從近幾年工程設(shè)計(jì)中常用的這兩種差動(dòng)保護(hù)方式出發(fā),分析了在工程應(yīng)用中可能存在的問題及解決辦法,提出了在工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題。自平衡式差動(dòng)保護(hù)與常規(guī)縱差保護(hù)相比,具有接線簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),解決了常規(guī)縱差保護(hù)中電流互感器勵(lì)磁特性不同的問題。

[1]王有剛. 淺談高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制原理及電氣調(diào)試方法[J]. 工程技術(shù):引文版, 2016(12):00316-00316.

[2]李小麗, 余志鵬, 金紅. 淺談海洋平臺(tái)國產(chǎn)化訂貨中型高壓三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)總結(jié)[J]. 經(jīng)營管理者, 2017(28):46-47

[3]曹佳冉, 呂朝帥, 陳中洋. 淺談煤礦通風(fēng)機(jī)用高壓隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 經(jīng)營管理者, 2016(21):243-244