高压电动机保护误动原因分析

夏青霄

摘 要：白石水厂预处理厂的高压电机是生产中最关键的设备，其运行的安全可靠性关系到整个生产运行的安全性。作为现代化水厂采用PLC远程控制与就地控制兩种方式来控制电机的启停。本文从电气继电保护角度对高压电机的控制保护原理，差动保护，过负荷保护，过流、过压保护等做了一些分析和解读。

关键词：高压电机；异步电动机；继电保护；差动保护误动作；过负荷误动作；过流过压继电器；电流互感器

中图分类号：TM307 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0176-01

白石水厂预处理厂的高压电机是生产中最关键的设备，大功率水泵由高压异步电动机拖动实现100米高差送水。电动机型号为YKOS2500-2，主要参数为10kV、1120kW。继电保护设计装设了过负荷保护、纵联差动保护、低电压保护、接地保护、过流保护等。在安装调试及实际工作中曾出现差动保护误动作，过负荷误动作、过流、过压等故障，下面分别分析介绍。

1 控制保护原理

白石水厂采用三台定速一台变频电机，实现三用一备的工作模式。在高压室一次线路中采用 ZN28-1000/10 型真空断路器，控制电源采用220V直流电源。由蓄电池组通过直流控制屏供电。在机械室现场安装小型控制柜，可以实现电机现场启动。该柜与高压柜之间通过转换开关实现切换。将转换开关置于就地位置即为现场启动，置于远控位置即为在高压室操作启动。同时通过端子与PLC控制单元相连，实现计算机在中控室的远程操作。动作原理：按合闸按钮，合闸线圈得电，断路器合闸电机启动；按分闸按钮，分闸线圈得电，断路器分闸电机停止。合闸指示灯既作合闸指示，又可监视合闸回路是否正常。分闸指示灯既作分闸指示，又可监视分闸回路是否正常（控制原理如图1）。

2 继电保护装置的调试及故障排除

继电保护装置采用中科博微生产的BKD560.在调试及实际工作中曾出现差动、过负荷、过流、过压误动等故障，下面分别予以分析。

2.1 差动保护误动作

差动用保护电流互感器均为LZX-10型，0.5级/D级，电流变比为75/5，D级是差动保护专用。其中TA4安装在电动机现场，TA2安装在高压控制室，在启动电机时是不应该出现跳闸现象的。经过进一步分析，问题的根本原因可能是电流互感器二次负载阻抗大小不平衡且都超过额定负载或整定值设定过低。我们知道LZX-10，75/5，D级电流互感器的额定二次负荷在cosΦ=0.8时，只有0.6Ω，超出此范围就不准确。电流互感器负荷超过铭牌规定的阻抗值较多，引起了保护误动作。这说明二次回路阻抗的大小很重要。我厂实际情况是电流互感器2TAa、2TAc与差动继电器 KA5、KA6及KA1均装于高压室。TA2a、TA2c的二次到差动继电器的距离很短，只有4米左右。此回路电阻：R2=2×ρL/S=2×0.0175×4÷2.5=0.056Ω。此电动机的额定电流为73A，起动电流为额定电流的5-6倍，则二次瞬时电流可达73×6/80=5.475A。串入差动继电器的阻抗相差太大，流经差动继电器的电流差值也大。故起动时，差动保护跳闸。为了解决这个问题，将高压室内的电流互感器公共接地端与现场电机基础内接地通过铜排连接在一起，使两条线路阻抗基本平衡。适当调整整定值后故障解除。

2.2 过负荷保护误动作

在调试中，发现的另一个问题是电动机空载运行时，一切正常，当逐渐增加负荷至85%左右额定负荷时，电动机的“过负荷”保护动作跳闸。检查过负荷用电流继电器的整定值，发现该整定值设置偏低。更改后再次启动成功。

2.3 过压保护误动作

过电压报警一般是出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题。这是因为电动机在减速时，电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快，转子的电动势和电流增大，使电机处于发电状态，回馈的能量通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节，使直流母线电压升高所致，所以我们应该着重检查制动回路，测量放电电阻没有问题，检查后更换放电电阻后故障解除。

2.4 过流保护误动作

过流是电动机报警最为频繁的现象。（1）重新启动时，转速上升就跳闸。这是过电流十分严重的现象。主要原因有负载短路，机械部位有卡住；逆变模块损坏；电动机的转矩过小等现象引起。（2）合闸上电就跳，这种现象一般不能复位，主要原因有整流模块损坏、驱动电路损坏、电流检测电路损坏等。（3）重新启动时并不立即跳闸而是在加速时，主要原因有加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿（VF）设定较高。经检查为电流保护上限设定值较低。修改后故障解除。

3 结语

白石预处理厂的电动机于2009年安装调试好后，运行一直正常。作为水厂最大功率的电动机，是水厂生产的关键设备。我们从电气继电保护的角度进行了分析。因此为了消除隐患，保证机组的正常运行。继电保护工作要细心，对检修质量要严格把关和加强对电机运行的全方位管理，实现平稳、安全、高效、长周期运行。

参考文献：

[1]王维俭，主编.《电力系统继电保护基本原理》.清华大学出版社.