導(dǎo)語(yǔ)：大型電動(dòng)機(jī)高阻分析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

Abstract:Thispaperexpatiatedtheprinciple,settingandapplicationofhighimpedancedifferentialprotectioninlargemotorwithwholesolidsettingexample.TheinfluenceofCTratioerrortohighimpedancedifferentialprotectionisanalyzed,andthemeasurementofCTratioerrorisalsointroduced.

Keywords:highimpedancedifferentialprotectionratioerror

論文關(guān)鍵詞：高阻抗差動(dòng)保護(hù)匝數(shù)比

論文摘要：本文闡述了大型電動(dòng)機(jī)高阻抗差動(dòng)保護(hù)原理及整定原則和整定實(shí)例。分析了CT匝數(shù)比誤差對(duì)高阻抗差動(dòng)保護(hù)的影響，并介紹了匝數(shù)比誤差的測(cè)量方法。

1概述

高阻抗差動(dòng)保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)：1、區(qū)外故障CT飽和時(shí)不易產(chǎn)生誤動(dòng)作。2、區(qū)內(nèi)故障有較高的靈敏度。它主要作為母線、變壓器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的主保護(hù)，在國(guó)外應(yīng)用已十分廣泛。高阻抗差動(dòng)保護(hù)有其特殊性，要保證該保護(hù)的可靠性，應(yīng)從CT選型、匹配、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、保護(hù)整定等多方面共同努力。現(xiàn)在我國(guó)應(yīng)制定高阻抗差動(dòng)保護(hù)和相應(yīng)CT的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況編制相應(yīng)的檢驗(yàn)規(guī)程，使高阻抗差動(dòng)保護(hù)更好的服務(wù)于電網(wǎng)，保證電網(wǎng)安全。

2高阻抗差動(dòng)保護(hù)原理及定值整定原則

2.1高阻抗差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理：

（1）正常運(yùn)行時(shí)：原理圖見(jiàn)圖1，∵I1=I2∴ij=i1-i2=0.因此，繼電器兩端電壓：Uab=ij×Rj=0.Rj-繼電器內(nèi)部阻抗。

電流不流經(jīng)繼電器線圈，也不會(huì)產(chǎn)生電壓，所以繼電器不動(dòng)作。

（2）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)：原理圖見(jiàn)圖2，由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流較大，是額定電流的6～8倍且含有較大的非周期分量。當(dāng)TA1與TA2特性存在差異或剩磁不同，如有一個(gè)CT先飽和。假設(shè)TA2先飽和，TA2的勵(lì)磁阻抗減小，二次電流i2減小。由于ij=i1-i2導(dǎo)致ij上升，繼電器兩端電壓Uab上升。這樣又進(jìn)一步使TA2飽和，直至TA2完全飽和時(shí)，TA2的勵(lì)磁阻抗幾乎為零。繼電器輸入端僅承受i1在TA2的二次漏阻抗Z02和連接電纜電阻Rw產(chǎn)生的壓降。

為了保證保護(hù)較高的靈敏度及可靠性，就應(yīng)使Uab減少，也就是要求CT二次漏阻抗降低。這種情況下，繼電器的整定值應(yīng)大于Uab，才能保證繼電器不誤動(dòng)。

（3）發(fā)生區(qū)內(nèi)故障：原理圖見(jiàn)圖3，i1=Id/n(n－TA1電流互感器匝數(shù)比)ij=i1-ie≈i1Uab=ij×Rj≈i1Rj此時(shí)，電流流入繼電器線圈、產(chǎn)生電壓，檢測(cè)出故障，繼電器動(dòng)作。由于TA1二次電流i1可分為流向CT勵(lì)磁阻抗Zm的電流ie和流向繼電器的電流ij。因此，勵(lì)磁阻抗Zm越大，越能檢測(cè)出更小的故障電流，保護(hù)的靈敏度就越高。

2.2高阻抗差動(dòng)保護(hù)的整定原則及實(shí)例

（1）整定原則：

a)、保證當(dāng)一側(cè)CT完全飽和時(shí)，保護(hù)不誤動(dòng)。

式中：U－繼電器整定值；US－保證不誤動(dòng)的電壓值；IKMAX－啟動(dòng)電流值；

b)、保證在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，CT能提供足夠的動(dòng)作電壓：

Uk≥2US（3）

式中：Uk－CT的額定拐點(diǎn)電壓。

CT的額定拐點(diǎn)電壓也稱飽和起始電壓:此電壓為額定頻率下的正弦電壓加于被測(cè)CT二次繞組兩端，一次繞組開(kāi)路，測(cè)量勵(lì)磁電流，當(dāng)電壓每增加10%時(shí)，勵(lì)磁電流的增加不能超過(guò)50％。

c)、校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度：在最小運(yùn)行方式下，電動(dòng)機(jī)機(jī)端兩相短路時(shí)，靈敏系數(shù)應(yīng)大于等于2。

式中Iprim－保證繼電器可靠動(dòng)作的一次電流；n、Us－同前所述；m－構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)每相CT數(shù)目；Ie－在Us作用下的CT勵(lì)磁電流；Iu－在Us作用下的保護(hù)電阻器的電流；Rs－繼電器的內(nèi)阻抗。

（2）、整定實(shí)例：

電動(dòng)機(jī)參數(shù)：P=7460KW；Ir=816A。CT參數(shù)：匝數(shù)比n＝600；Rin=1.774Ω；Uk=170V。

CT二次側(cè)電纜參數(shù)：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)Rm=4.21Ω。

差動(dòng)繼電器（ABB-SPAE010）參數(shù):整定范圍0.4-1.2Un；Un=50、100、200可選；Rs=6K。

計(jì)算Us:US=IKMAX(Rin+Rm)/n=10Ir(Rin+Rm)/n=10×816(1.774+4.21)/600=81.38V

選取Us=82V

校驗(yàn)Uk：∵Uk=170V∴Us在85V以下即可滿足要求。

確定繼電器定值：選取Un=100;整定點(diǎn)為0.82;實(shí)際定值為82V。

校驗(yàn)靈敏度：通過(guò)查CT及保護(hù)電阻器的伏安特性曲線可得在82V電壓下的電流：Ie=0.03AIu=0.006AIprim=n(Us/Rs+mIe+Iu)=600(82/6000+2×0.03+0.006)=47.8A。

由此可見(jiàn)，高阻抗差動(dòng)保護(hù)的靈敏度相當(dāng)高，這也是該保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)之一。

3高阻抗差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用

3.1高阻抗差動(dòng)保護(hù)在應(yīng)用中除了應(yīng)注意：

（1）、CT極性及接線應(yīng)正確；（2）、二次接線端子不應(yīng)松動(dòng)；（3）、不應(yīng)誤整定；(4)、CT回路應(yīng)一點(diǎn)接地等。還應(yīng)注意：（1）、CT二次應(yīng)專(zhuān)用；（2）、高阻抗差動(dòng)保護(hù)所用CT是一種特別的保護(hù)用CT。為了避免繼電器的誤動(dòng)作，對(duì)CT有三個(gè)要求：勵(lì)磁阻抗高、二次漏抗低和匝數(shù)比誤差小。高阻抗差動(dòng)保護(hù)用的CT設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：依據(jù)拐點(diǎn)電壓及拐點(diǎn)電壓下的勵(lì)磁電流來(lái)確定鐵芯尺寸。對(duì)于高阻抗差動(dòng)保護(hù)用CT的特性匹配至關(guān)重要，在實(shí)際選用時(shí)應(yīng)采用同一廠家，同一批產(chǎn)品中特性相近、匝數(shù)比相同的CT。

3.2下面主要探討CT匝數(shù)比誤差對(duì)高阻抗差動(dòng)保護(hù)的影響

（1）匝數(shù)比n為二次繞組的匝數(shù)與一次繞組匝數(shù)的比值。匝數(shù)比的誤差εt定義如下：

εt＝(n-Kn)/Kn（6）

式中，Kn－標(biāo)稱電流比。

國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定此種CT的匝數(shù)比誤差為±0.25％。

（2）匝數(shù)比誤差要?。?/p>

當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)（見(jiàn)圖2），電流互感器TA2未飽和，CT的二次電流接近于匝數(shù)比換算得來(lái)的數(shù)值，這是由于TA2未飽和時(shí)勵(lì)磁阻抗較高的原因。一般情況下高阻抗差動(dòng)保護(hù)用CT勵(lì)磁阻抗為幾十千歐姆的數(shù)量級(jí)。如果匝數(shù)比的分散性很大，TA1和TA2的二次電流i1和i2不能互相抵消，該差值電流ij流經(jīng)繼電器線圈，即成為產(chǎn)生誤動(dòng)作的原因。

（3）、匝數(shù)比誤差規(guī)定為±0.25％，對(duì)于不同匝數(shù)比CT不盡合理。匝數(shù)較大CT容易滿足該規(guī)定并且能保證保護(hù)不發(fā)生誤動(dòng)作。匝數(shù)較小CT即使?jié)M足該規(guī)定，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的差電壓也較大，足以造成保護(hù)誤動(dòng)作。

下面列舉兩個(gè)例子：

a).兩側(cè)CT匝數(shù)比均滿足±0.25％。假設(shè)：n1=3609(正誤差)；n2=3591(負(fù)誤差)。

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：ij=(10×3600/3591-10×3600/3609)=0.05A

繼電器兩端不平衡電壓：Uj=ij×Rs=0.05×6000=300V

Uj大于繼電器整定值，保護(hù)在這種情況下將不可避免的發(fā)生誤動(dòng)作。

b).兩側(cè)CT匝數(shù)比相對(duì)誤差滿足±0.25。假設(shè)：n1=3609；n2=3600。

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：

ij=(10×3600/3600-10×3600/3609)=0.025A

繼電器兩端不平衡電壓：Uj=ij×Rs=0.025×6000=150V

Uj小于繼電器整定值，可滿足工程要求。

例2：所有參數(shù)與整定計(jì)算實(shí)例相同。

a).兩側(cè)CT匝數(shù)比均滿足±0.25％。

設(shè)：n1=601(正誤差)；n2=599(負(fù)誤差)。

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：

Uj遠(yuǎn)大于繼電器整定值（82V），保護(hù)將發(fā)生誤動(dòng)作。

b).兩側(cè)CT匝數(shù)比相對(duì)誤差滿足±0.25％，假設(shè)：n1=601n2=600

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：

Uj=ij×Rs=0.0226×6000=135V

Uj仍大于繼電器整定值，保護(hù)將發(fā)生誤動(dòng)作。

通過(guò)上述兩例足以說(shuō)明對(duì)于高阻抗差動(dòng)保護(hù)CT選擇的苛刻條件，選擇時(shí)應(yīng)遵守CT匝數(shù)比誤差相近的原則。建議在整定原則中增加繼電器整定電壓應(yīng)大于由于匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的差電壓，以保證高阻抗差動(dòng)保護(hù)的可靠性。

3.3匝數(shù)比誤差的測(cè)量

測(cè)量的方法有兩種：

第一種：在CT二次側(cè)短路狀態(tài)下，測(cè)量流經(jīng)額定一次電流i1時(shí)的比值差f1,設(shè)此時(shí)勵(lì)磁電流為i0，則f1=－εt－i0/i1

二次回路連接與二次繞組阻抗相等的負(fù)荷，在額定一次電流的1/2電流下測(cè)量比值差f2,這時(shí)仍設(shè)勵(lì)磁電流為i0,則f2=－εt－2i0/i1

匝數(shù)比誤差為：εt＝f2－2f1

第二種方法：在測(cè)量CT伏安特性的同時(shí)測(cè)量一次繞組的電壓。

一次繞組開(kāi)路，二次繞組加電壓，測(cè)量一次繞組的電壓，如圖5。

CT匝數(shù)比n=U1/U2;匝數(shù)比誤差εt＝(U1/U2－Kn)/Kn。