CN102916402B - 一种适用于高压电动机过流保护的判据 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高压电动机过流保护的新判据，设置三个判据，当三相运行电流含负序分量电流，且三相运行电流中有一相电流幅值超过过流定值，且过流保护为投入状态，则经过流整定延时后过流保护动作跳闸；当三相运行电流无负序分量电流，且三相运行电流中有一相电流幅值超过过流定值，且过流保护为投入状态，则经过流整定延时与电动机启动时间之和后过流保护动作跳闸。本发明的判据通过分析三相电动机的负序、零序电流及过流的程度之间的组合与电动机故障之间的对应关系，无需确定装置运行状态，在故障状态下保护能快速动作，正常启动时即使电流超过流定值也能闭锁过流保护动作，为高压电动机安全运行与维护提供了便利。
Description
技术领域
本发明属于电动机技术领域，涉及一种电动机过流保护的判断方法。
背景技术
目前电动机保护中的短延时过流保护因整定值难以确定及逻辑判据与其他保护难以配合而被一些用户取消现场应用。2006年和2012年实施的国标《数字式电动机综合保护装置通用技术条件》均取消了过流保护。
虽然新颁布的国标取消了传统过流保护，但现场大量运行的机电式和集成电路式电动机仍将过流保护作为电动机主保护之一，很多用户为保证定值的延续性和现场使用的方便性，对改造后的微机保护也提出了过流保护的功能需求，微机综合保护设备厂家为满足用户要求，大多保留了过流保护的功能，但动作判据仍依照传统保护方式。
目前常规的现场运行的微机电动机保护过流逻辑判据大致分为两种：一是判定电动机启动时，退出过流保护，待电动机启动结束后自动投入过流保护，故障时电流大于过流定值，经整定的短延时动作跳闸；二是电动机过流保护一直运行，但要求延时大于电动机启动时间，确保电动机启动过程中保护不误动。
现有电动机过流保护运行方案均有其局限性：启动时退出过流保护的判据对电动机启动的判据要求较严格，电动机冷启动即从停运到运行的判据较易实现，但电动机热启动即正常运行的电动机因故障短时间失电后恢复电源，这种判据在实践中较难实现，这也是现场较多厂用工作母线失电快切动作切换后电动机因不能准确判定热启动而误动的原因；对于通过长延时躲避启动时间的过流保护只能算是其他功能的后备保护，现场运行时因过流延时过长，对故障的灵敏性不能满足运行需要，难以起到保护的作用。
现有的常规过流保护逻辑以故障电流大于过流定值、经整定的短延时出口跳闸，但电动机具有启动电流远大于正常运行电流和过流定值的特性，如果按启动电流确定过流定值则保护灵敏度完全不能满足运行需要，按正常运行电流确定短延时过流定值则电机启动中保护误动跳闸，电动机运行的阶段性电流特性为常规过流保护设置增加了较大难度，因此常规过流保护判据不能满足现场安全生产需要。为保证微机电动机保护动作的准确性，其过流保护逻辑不能按常规过流保护逻辑实现。
发明内容
为解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种适用于高压电动机过流保护的判断方法，从而解决了常规过流保护动作判据不能满足目前高压电动机保护安全运行的需要。
本发明是通过如下的技术方案来实现的：
一种适用于高压电动机过流保护的判据，其特征在于，包括：设置以下三个判据：
1）判断高压电动机三相运行电流是否含负序分量电流；
2）判断三相运行电流幅值中是否有一相的电流幅值超过过流定值；
3）过流保护是否为投入状态；
当三相运行电流含负序分量电流，且三相运行电流中有一相电流幅值超过过流定值，且过流保护为投入状态，则经过流整定延时后过流保护动作跳闸；
当三相运行电流无负序分量电流，且三相运行电流中有一相电流幅值超过过流定值，且过流保护为投入状态，则经过流整定延时与电动机启动时间之和后过流保护动作跳闸。
所述的判断高压电动机三相运行电流是否含负序分量电流的方法为：
若高压电动机三相运行电流负序分量大于0.2倍电机额定电流，则认为含负序分量电流；
若高压电动机三相运行电流负序分量小于0.2倍电机额定电流，则认为无负序分量电流。
若三相运行电流中任一相的电流幅值过流保护定值，则判据2）成立。
本发明所达到的有益效果：
本发明的电动机过流保护判据通过分析三相电动机的负序、零序电流及过流的程度之间的组合与电动机故障之间的对应关系，利用负序电流分量闭锁过流保护的动作判据，解决了现场电动机过流保护何时启动难以确定和动作延时难以整定的问题，为现场电动机安全运行维护工作提供了便利。本发明无需确定装置运行状态，在故障状态下保护能快速动作，正常启动时即使电流超过流定值也能闭锁过流保护动作。
附图说明
图1为本发明的适用于高压电动机过流保护判据的逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
高压电动机自身特性决定其正常运行电流具有阶段性特征，分为启动和正常运行。启动中电流幅值较大，达6～8倍电机额定电流IE，具有三相对称的特性；正常运行时电流与其它电气设备电流特性相近。
根据高压电动机故障所表现的不同电流特性，故障分为对称故障和不对称故障两大类：
（1）对称故障包括过载、堵转和三相短路等，这类故障最明显的特征是电流幅值显著变化，且三相电流无负序分量电流、零序分量电流。此类故障可通过检测过流程度来反映这类故障。
（2）不对称故障包括断相、逆相、不平衡、相间短路、单相接地和两相接地等，此类故障最明显的特征是三相电流中往往并不出现高倍的过电流，相对出现含量较高的负序和零序分量电流。因此以检测电动机过流信号为基础的保护对这类故障往往不太有效，但以零序或负序电流分量作为鉴别不对称故障的判据，有较高的灵敏度和可靠性。
通过分析高压电动机电流特征和故障之间的对应关系，建立表1，表1中列出了高压电动机在启动、正常运行和故障时所表现的电流特性。
表1高压电动机运行情况信息表
表中，IE：电机运行额定电流；
I=IA+IB+IC；IA、IB、IC分别为A、B、C相运行电流，I为总电流；
Iq：故障前电流幅值。
由表1分析可知，高压电动机三相电流的负序、零序电流及过流程度的不同组合关系与高压电动机故障之间具有明确的对应关系。通过对电流幅值大小、负序分量电流大小的配合逻辑判断，可以为高压电动机过流保护提供较完善的解决方案。
参照表1和图1，当高压电动机启动时，判断以下3个逻辑条件：
1)三相运行电流是否含负序分量电流，即三相电流负序分量是否大于0.2倍电机额定电流IE，满足则逻辑值记为1；
2)三相运行电流IA、IB、IC是否有大于过流定值的，三相运行电流IA、IB、IC与过流定值比较后，其结果的逻辑值再经逻辑或，若三相电流IA、IB、IC中任一值大于过流定值，则大于过流定值，逻辑值记为1，则再经过逻辑或输出的逻辑值为1；
3)过流保护为投入状态，逻辑值为1；
启动阶段，上述3个逻辑条件的逻辑值作为逻辑与的输入，若同时满足时，则经过逻辑与运算后输出信号为1，触发延时判断，经过流整定短延时t，过流保护动作，出口跳闸。此动作逻辑对电动机启动中和运行中过流均有较高灵敏性和可靠性。
电动机运行时，三相运行电流IA、IB、IC均为额定电流IE，正常运行过程中各相电流均不超过过流定值，因此，该逻辑条件2）不满足，其输出逻辑值为0，3个逻辑条件经逻辑与运算输出信号为0，不触发延时判断，则过流保护不动作。
高压电动机运行时，判断以下逻辑条件：
1)三相运行电流是否无负序分量电流，即三相电流负序分量是否小于0.2倍电机额定电流IE，满足则逻辑值记为1；
2)三相运行电流IA、IB、IC是否大于过流定值，三相运行电流IA、IB、IC与过流定值比较后，其结果的逻辑值再经逻辑或运算。若三相电流IA、IB、IC中任一值大于过流定值，逻辑值记为1，则再经过逻辑或输出的逻辑值为1；
3)过流保护为投入状态，逻辑值为1；
电机运行阶段，上述3个逻辑条件的逻辑值作为逻辑与的输入，若同时满足时，则经过逻辑与运算后输出信号为1，触发延时判断，经过流整定短延时t加电动机启动时间Δt后，过流保护动作，出口跳闸。电动机启动后过载应由热过载保护动作，此动作逻辑为电机启动后过载提供后备过流保护。
当电动机运行过程中出现过载时，三相运行电流仍无负序分量电流，小于0.2倍电机额定电流IE，而三相运行电流IA、IB、IC幅值均大于过流定值，则判断电机过载，且过流保护投入状态，经过流整定短延时t加电动机启动时间Δt后，过流保护动作，出口跳闸。
当电动机运行过程中出现任意两相如B相和C相相间短路时，三相运行电流含负序分量电流IA，其大于0.2倍电机额定电流IE，三相运行电流中IB、IC大于过流定值，过流保护功能投入，经过流整定短延时出口跳闸。
当电动机启动时任意两相如B相和C相相间短路过流时，三相运行电流含负序分量电流IA，其大于0.2倍电机额定电流，三相运行电流中IB、IC均大于过流定值，过流保护功能投入，经过流整定短延时出口跳闸。
与常规的电动机过流保护判据相比，本发明的过流保护判据无需确定高压电动机的运行状态，通过电流幅值大小、负序分量电流大小的配合对高压电动机过流保护，试验证明，使用此过流判据的高压电动机保护装置能够准确判断运行工况，完全满足用户对电动机安全运行的需要。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1. 一种适用于高压电动机过流保护的判据，其特征在于，包括：设置以下三个判据：
1）判断高压电动机三相运行电流是否含负序分量电流；
2）判断三相运行电流幅值中是否有一相的电流幅值超过过流定值；
3）过流保护是否为投入状态；
当三相运行电流含负序分量电流，且三相运行电流中有一相电流幅值超过过流定值，且过流保护为投入状态，则经过流整定延时后过流保护动作跳闸；
当三相运行电流无负序分量电流，且三相运行电流中有一相电流幅值超过过流定值，且过流保护为投入状态，则经过流整定延时与电动机启动时间之和后过流保护动作跳闸。
2. 根据权利要求1所述的一种适用于高压电动机过流保护判据，其特征在于，所述的判断高压电动机三相运行电流是否含负序分量电流的方法为：
若高压电动机三相运行电流负序分量大于0.2倍电机额定电流，则认为含负序分量电流；
若高压电动机三相运行电流负序分量小于等于0.2倍电机额定电流，则认为无负序分量电流。
3. 根据权利要求1所述的一种适用于高压电动机过流保护的判据，其特征在于，若三相运行电流中任一相的电流幅值大于过流保护定值，则判据2）成立。
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