文/曲路平 何治鋒

淺談高壓異步電機的保護

文/曲路平 何治鋒

撫順煤礦電機制造有限責任公司

文章首先分析了高壓異步電機的保護接線原理，總結為縱聯(lián)差動保護與自平衡保護兩種模式。在此基礎上重點探討高壓異步電機保護功能實現(xiàn)中的常見問題，以及優(yōu)化差動保護方案，提升保護效果的有效措施，幫助全面提升高壓異步電機運行穩(wěn)定性，將使用中的故障威脅降至最低。

高壓異步電機；電機保護；高壓防護

1 高壓異步電機保護的接線原理

1.1 縱聯(lián)差動保護接線

實現(xiàn)縱聯(lián)差動保護，需要在高壓異步電機的開關柜內(nèi)與電動機的定子線圈之間連接電流互感器，線路導通后在電流互感器作用下可以產(chǎn)生二次側循環(huán)電流。當高壓異步電機運行中產(chǎn)生不平衡的電流干擾時，也會自動啟動差動繼電保護器，繼電保護器作用下對干擾電流作出補償，確保接下來傳輸?shù)碾娏骺梢员３址€(wěn)定與平衡。在接線中應該優(yōu)先啟動差動繼電保護器，并確保電流互感器在定子線圈中的運行可以達到均衡，電路系統(tǒng)啟動后保護裝置在感應到異常后可以自動啟動，為接下來的電流互感傳輸提供電流差動補償。設計接線模式是接下來高壓異步電機發(fā)電功能實現(xiàn)的安全防護，因此需要優(yōu)先接入互感器與繼電保護器。

1.2 自平衡式保護接線

自平衡式保護功能實現(xiàn)，在選擇接入點時需要考慮高壓異步電機的中性點及其附近所存在的組件。選擇高壓異步電機的中性點以及附近區(qū)域為電流互感器安裝節(jié)點，在電動機組中引入抗勵磁感線圈，接電方案設計時要確保高壓異步電機各項繞組均能進入到電流互感器中，從而在電力傳輸時形成一個安全檢測的回路。通過安全控制部件來檢測通過電機中電流的大小與穩(wěn)定情況，互感器通過感應線圈運行時的匝數(shù)判斷電流中是否存在干擾，并在繼電保護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)超過繼電保護器安全控制范圍，需要對高壓電流傳輸做出斷開處理，避免干擾電流對發(fā)電系統(tǒng)造成其他影響。

2 高壓異步電機保護存在的問題

2.1 常規(guī)縱聯(lián)差動保護問題

高壓異步電機在保護過程中最常見問題是由于接線控制不合理，導致發(fā)電系統(tǒng)運行中干擾電流過大也不能及時斷開線路，最終對發(fā)電系統(tǒng)造成嚴重干擾。高壓異步電機接線系統(tǒng)所流經(jīng)的電流與電壓非常大，如果電壓過低則會造成發(fā)電機功能不能正常使用，一旦電壓過高超出額定承受范圍時，不能及時斷開將會造成高壓異步電機各組件擊穿損壞。接線方案設置不合理是影響縱聯(lián)差動保護功能實現(xiàn)的主要因素，也是當前方案設計中重點針對的內(nèi)容，接線方案設計不僅要考慮高壓異步電機自身運行情況，更需要與所處環(huán)境相結合。而當前的設計方案中并沒有體現(xiàn)出這一點，即使短時間內(nèi)高壓線路系統(tǒng)不會表現(xiàn)出異常或者擊穿損壞的問題，但隨著使用任務不斷增大，仍然會出現(xiàn)故障隱患。

2.2 自平衡式差動保護問題

自平衡差動保護系統(tǒng)中，繼電保護器選擇接入節(jié)點不合理，導致在高壓異步電機系統(tǒng)運行使用時受接入點選擇影響繼電保護器難以發(fā)揮作用，最終影響到自平衡差動保護功能實現(xiàn)。無論是在靜止還是導通狀態(tài)下，自平衡差動保護系統(tǒng)都能夠維持內(nèi)部穩(wěn)定，設計階段接入點選擇錯誤，各項自平衡控制任務原有的平衡狀態(tài)也將因此被打破。隨著設計任務不斷深入開展，進入到具體的接線安裝中，一旦高壓異步電機電力系統(tǒng)被導通，將面臨著嚴重的平衡擾亂風險，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 高壓異步電機保護措施

3.1 優(yōu)先使用自平衡式差動保護

高壓異步電機節(jié)電保護有效措施中，可以通過優(yōu)先使用自平衡式差動保護系統(tǒng)來實現(xiàn)。考慮供電距離與電動機容量之間的差異性，要充分研究電動機對電纜的保護能力，當高壓異步電機進入導通后能夠適應造直平衡差動保護系統(tǒng)，則可以優(yōu)先啟動選擇這種保護方案。形成高壓異步電機的內(nèi)部平衡狀態(tài)，在線路運行使用以及維護中可以節(jié)省資源應用，也能在高壓異步電機出現(xiàn)異常時第一時間反饋。高壓異步電機內(nèi)部保護系統(tǒng)在那得到反饋參數(shù)后第一時間發(fā)出指令，調(diào)整當前所處運行狀態(tài)，這樣接下來所開展的各項差動保護任務，也能夠不斷提升控制效果。當內(nèi)部平衡已經(jīng)不能滿足高壓異步電機的保護需求時，可以借助外接裝置來幫助排除故障恢復使用功能。

3.2 使用自平衡式電流互感器

安裝自平衡式電流互感器，高壓異步電機使用中，在互感器作用下可以對流經(jīng)電流做出檢。并與安全電流進行對比。一旦高壓異步電機運行功能出現(xiàn)異常，所通過的電流也會產(chǎn)生波動，自平衡式電流互感器感應到這一情況時，會將其轉變成為電流信號傳輸?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，檢測以及維護任務開展中，也會以自平衡式電流互感器監(jiān)測得到的參數(shù)結果作為參照，在短時間內(nèi)確定恢復高壓異步電機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)境中高效實現(xiàn)使用功能，具體的電流互感器安裝，還應該考慮高壓異步電機運行特征，確保使用時能夠高效發(fā)揮安全防護作用。

3.3 嚴格控制電流互感器誤差

電流互感器的控制安裝，應該對高壓異步電機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誤差降低到曲線10％以內(nèi)。高壓異步電機單位時間內(nèi)導通電流較大，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)實現(xiàn)高壓異步電機的保護作用。對于使用中可能會產(chǎn)生的干擾電流可以采用節(jié)電保護模式來對其進行處理，電流產(chǎn)生后會直接進入到接地線路中，避免繼續(xù)存留在高壓異步電機電力系統(tǒng)中影響到電流與電壓的正常輸送。

4 結語

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

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