继电保护 第10章电动机保护
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电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92主编部门:中华人民共和国能源部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:1992年12月1日第一章总则 (1)第二章一般规定 (2)第三章发电机的保护 (3)第四章电力变压器的保护 (5)第五章3~63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护 (7)第六章110KV中性点直接接地电力网中线路的保护 (8)第七章母线的保护 (9)第八章电力电容器的保护 (9)第九章3KV及以上电动机的保护 (10)第十章自动重合闸 (11)第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置 (12)第十二章自动低频减载装置 (12)第十三章同步并列及解列 (12)第十四章二次回路 (13)附录一名词解释 (14)附录二同步电机和变压器在自同步和非同步合闸时允许的冲击电流倍数 (15)附录三本规范用词说明 (15)第一章总则第1.0.1条为了在电力装置的继电保护和自动装置的设计中,贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全可靠、技术先进和经济合理,制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于各行业3~110kV电力线路和设备,单机容量为25MW及以下发电机,63MV A及以下电力变压器等电力装置的继电保护和自动装置的设计。
第1.0.3条继电保护和自动装置的设计应选用按国家规定鉴定合格的产品。
第1.0.4条电力装置的继电保护和自动装置设计,除应执行本规范外,尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定。
第二章一般规定第2.0.1条电力网中的电力设备和线路,应装设反应短路故障和异常运行的继电保护和自动装置。
继电保护和自动装置应能尽快地切除短路故障和恢复供电。
第2.0.2条电力设备和线路应有主保护、后备保护和异常运行保护,必要时可增设辅助保护。
第2.0.3条继电保护和自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求,并应符合下列规定:一、继电保护和自动装置应简单可靠,使用的元件和接点应尽量少,接线回路简单,运行维护方便,在能够满足要求的前提下宜采用最简单的保护。
10kv电动机继电保护配置原则下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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SL水利水电工程继电保护设计规范(征求意见稿)Design code for relaying protection of water conservancy and hydropower projects (仅供征求意见,请勿引用)前 言随着科学技术的发展,我国数字式继电保护在水利水电工程已获得广泛应用。
为适应形势的发展,水利部水利水电规划设计管理局下发“关于下达2004年度水利水电勘测设计技术标准制定、修订项目计划及主编单位的通知”(水总局科[2001]1号),水利部水利水电规划设计总院组织编写本规范,以满足水利水电工程设计技术发展的需要。
本标准编写格式和规则遵照SL 1-2002《水利技术标准编写规定》的要求。
本标准共11章10节 条,主要技术内容包括:—— 一般规定;—— 发电机保护:—— 电力变压器保护;—— 线路保护;—— 母线保护和断路器失灵保护;—— 并联电抗器保护;—— 电力电容器保护;—— 电动机保护;—— 自动重合闸;—— 二次回路。
本标准中的强制性条款有:本标准批准单位:本标准主持机构:本标准解释单位:本标准主编单位:本标准出版、发行单位:本标准主要起草人:本标准审查会议技术负责人:本标准体例格式审查人:目 次1 总则 (1)2 一般规定 (2)3 发电机保护 (5)3.1一般规定 (5)3.2发电机保护 (5)4 电力变压器保护 (9)4.1一般规定 (9)4.2电力变压器保护 (9)5 线路保护 (12)5.13K V~10K V中性点非有效接地电力网中的线路保护 (12)5.235K V、66K V中性点非有效接地电力网中的线路保护 (13)5.3110K V、220K V中性点有效接地电力网中的线路保护 (14)5.4330K V、500K V中性点有效接地电力网中的线路保护 (16)5.5水电厂短(联)线保护 (17)6 母线保护和断路器失灵保护 (18)6.1母线保护 (18)6.2断路器失灵保护 (19)7 并联电抗器保护 (21)8 电力电容器保护 (22)9 电动机保护 (24)10 自动重合闸 (25)11 二次回路 (27)标准用词说明 (29)条 文 说 明 (30)1 总则1.0.1 为了在水利水电工程继电保护的设计中,贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全可靠、技术先进和经济合理,制定本标准。
高压电动机的继电保护高压电动机一般应装设电流速断保护作为相间短路保护。
对生产过程中易发生过负荷的高压电动机,应装设过负荷保护。
对下列高压电动机应装设低电压保护:当电源电压短时降低或短路中断后,根据生产过程不允许或不需要自启动的电动机,以及为保证重要电动机自起动而需要断开的次要电动机,应装设低电压保护。
(一)电流速断保护一般采用两相一继电器式的电流速断保护,当灵敏度要求较高时,采用两相两继电器式结线。
电流速断保护动作后,使断路器跳闸。
电流速断的动作电流(速断电流),按躲过电动机的最大启动电流Ist.max来整定,整定的公式为:Iqb= Krel*Kw *Ist.max* KiKrel-----保护装置的可靠系数,对DL型电流继电器为1.4~1.6,对GL型为1.8~2.0。
Ist.max------电动机的最大启动电流(4~7倍)。
(二)电动机的过负荷保护过负荷的动作电流,按躲过电动机的额定电流In来整定,整定公式为:Iop= Krel*Kw *In* Kre*KiKrel-----保护装置的可靠系数,对DL型为1.2,对GL型为1.3。
Kw------保护装置的结线系数,对两相两继电器结线为1。
Kre------继电器的返回系数,可查相应继电器参数一般为0.8~0.85。
Ki--------互感器的变比。
过负荷保护的动作时间应大于电动机启动所需的时间,一般为10s~16s.。
对于启动困难的电动机可按实测的启动时间来整定一般须整定的项目为:1过电流值(有一定范围视继电器的型号如:5A型:2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5,5, 10A型:4,5,6,7,8,9,10)可通过面板正视的插销螺丝选择档位。
2动作时间(有两种,一种0.5~4S,令一种有超过10S通过拧动白色塑料螺帽。
)3速断电流调节(电流倍数位2~8倍,可通过换算,调节时拧动电磁铁上方的白色塑料螺帽。
)电缆的选择校验高压电缆先按经济电流密度来选择截面。
电动机继电保护计算一、异步电动机继电保护计算:1、异步电动机继电保护方式的选择(1)电压低于是1000V的电动机一般功率不大,重要性较小,可采用下列保护:①熔断器保护:②在一台电动机短路时,断开几台电动机的公用断路器;③自动空气开关作为低电压保护。
(2)电压为3~10KV、功率大于150KW、小于2000KW的电动机,应装设电流速断保护;当电流速断保护不能满足灵敏度要求时需装设纵联差动保护。
(3)电压为3~10KV的电动机,若生产过程中易发生过负荷时,或起动、自起动等条件严重时,均应装设过负荷保护。
另外,当单相接地电流大于5A时,需装设单相接地保护,一般5~10A时可作用于信号,也可作用于跳闸;大于10A 时作用于跳闸。
(4)3~35KV网络的中性点是不接地的,为保护电动机,应在电动机母线上装设“绝缘监视”装置。
(5)当电动机有必要装设低电压保护装置时,可采用在线电压上的低电压继电器将电动机断开;必要时可采用两个继电器的低电压保护。
2、异步电动机继电保护的整定:8—15电压低于1000V异步电动机的继电保护整定计算电压高于1000V异步电动机的继电保护整定计算注:对于一般电动机tdz=(1.1~1.2)tq(其中tdz为保护装动作时间;tq为电动机起动及自起动时间)。
对于传动风机负荷的电动机tdz=(1.2~1.4)Iq3、电流速断保护灵敏度校验:K(2)m=KmxdI``(3)d·min/Idz≥2,Idz =Idzjnl/kjx ;其中Kmxd —相灵敏系数,I``(3)d·min —最小运行方式下,电动机出线端三相适中时流过保护安装处的超瞬变电流(A);Idz —保护装置的一次动作电流(A),nl —电流互感器变比;kjx —接线系数,接于相电流时取1,接于相电流差时取 3例:试选择一台6KV、380KW电动机的保护。
电动机装在经常有人值班的机房内,运行过程中有过负荷的可能。
高压柜继电保护定值
一、电动机保护
1、绕线式(带水电阻):
过流设定为额定电流的1.2倍,时间设定为35S(具体根据电机的启动时间定,躲过电机的启动时间);
速断设定为额定电流的5倍,时间设定为0S
2、鼠笼式:
过流设定为额定电流的1.2倍,时间设定为20S(具体根据电机的启动时间定,躲过电机的启动时间);
速断设定为额定电流的9倍,时间设定为0S
二、变压器保护
过流设定为额定电流的1.5倍,时间设定为1S
过负荷设定为额定电流的1.2倍,时间设定为15S
速断设定为额定电流的5倍,时间设定为0S
三、进线柜保护
1、本级:
过流设定:级下的变压器按负荷计算电流,电机计算正常运行电流,相加后并加最后一台电机的启动电流,以躲过最大电流定,时间设定为0.9S
速断设定为额定电流的4倍,时间设定为0S
2、上一级:
1
过流设定为下一级设定值的1.1倍,时间设定为1.5S
速断设定为额定电流的6倍,时间设定为0S
四、所有速断保护时间全部为0S
五、目前中压变频器高压柜的定值是按电动机整定,改为按中压变频变压器整定
六、目前低电压保护部分投入、部分未投入,电机、变压器全部投入低电压保护,整定值为70V
七、考虑到线路、变压器、电机等三相电流不平衡的影响,前期频繁出现零序误动作现象,零序不投入跳停,作为报警。
2。
低压电动机继电保护简析摘要:交流低压电动机的继电保护内容比较多,短路保护、过载保护、过电流保护及断相保护等为人们所熟知,而低电压保护、堵转保护、漏电保护以及不平衡保护对多数人来说比较陌生。
在此众多保护中,有些是必须的,有些是可选的,这些都需要根据电动机实际使用环境及用途等条件确定。
关键词:电动机、继电保护、短路、过载、断相前言:电动机是现代工业中应用最广泛的用电设备,而低压交流电动机又占工业用电动机的大多数。
如何保证电动机的安全可靠运行涉及多方面的问题,从选型到配电、从继电保护到后台监控,等等。
下面就交流低压电动机主要继电保护方面简要分析。
1.交流电动机的设短路保护和接地故障保护。
交流电动机的短路故障,由于其故障电流最大,不发生则以,一旦发生后果往往非常严重,所以交流电动机的电路保护历来最受人们重视。
根据相关规范要求,低压交流电动机应装设短路保护和接地故障保护,这也是电动最重要的保护。
常规的短路保护包括三相短路保护、两相短路保护及单项接地保护等,此处将短路保护与接地故障保护分开来讲,主要是考虑两保护可以分开设置,因为一般三相短路故障及两相短路故障的故障电流要比单相接地故障电流大的多。
保护的主要要求如下:1.1)当选择断路器作为电动机短路保护电器时,电动机主回路应采用电动机保护型低压断路器,断路器的瞬动过电流脱扣器的整定值应为电动机起动电流的2~2.5倍,一般取2.2倍。
1.2)当采用短延时扣器作短路保护时,短延时脱扣器整定电流宜躲过起动电流周期分量最大有效值,延时时间不宜小于0.1s。
1.3)交流电动机的间接接触防护应符合GB50054的有关要求,当电机的短路保护器件满足接地故障的保护要求时,应采用短路保护器件兼做接地故障的保护。
1.4)当采用断路器作为短路保护电器时,线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时动作脱扣器或短延时脱扣器整定电流的1.3倍。
现在工程设计中一般采用断路器的瞬时过电流脱口器作为电动机的短路保护器件,断路器的瞬时动作脱扣器一旦起动,将不会停止,因此在选型及动作电流整定时应特别注意,充分考虑断路器本身的动作允许误差(一般为20%),保证断路器能可靠动作的同时,能够躲过电动机的启动电流,避免误动作。
高压电动机的继电保护一、高压电动机的相间短路保护对于功率小于2000kW的电动机,常采用电流速断来作为电动机的相间短路保护,当灵敏度要求较高时,可以用DL型或GL型继电器构成两相不完全星型连接方式,其接线方式与电路线路或电力变压器的电路速断相同。
也可以采用两相差接线,即两相一继电器接线。
ZG电力自电流速断的动作电流按躲过电动机的最大启动电流来整定。
二、电动机的过压保护过负荷保护可以采用一相一继电器接线,也可以采用两相两继电器不完全星型连接或两相差一继电器接线。
由于电动机装有电流速断保护,过负荷保护就可以利用GL型继电器的反时限过电流装置来实现过负荷保护。
过负荷的动作电流按躲过电动机的最大启动电流来整定。
过负荷保护的动作时间应大于电动机的启动时间,一般取10-16s,如用GL型继电器,可取两倍动作电流时的时间12-16s。
三、高压电机的低电压保护当电压互感器一次测隔离开关断开时,低电压保护即退出工作,防止无动作。
对保护动作不重要的电动机,电压继电器按60%-70%额定电压整定,动作时间取0.5s;对动作较为重要的电动机,电压继电器按30%-50%额定电压整定,动作时间取5-10s。
四、高压电动机的差动保护在小电流接地的供电系统中,可以采用两相两继电器的差动保护接线,差动保护的动作电流按躲过电动机额定电流In 来整定,主要考虑二次回路断线时不至于引起误动作。
五、同步电动机的失步保护采用两相差接线对同步电动机的失步进行保护。
当电动机定子绕组内出现较大的由于失步引起的脉动电流时电流继电器动作。
反应转子回路内交变电流的失步保护,在同步电动机的转子回路中串接电流互感器,正常运行时转子回路中流过直流电流,互感器的二次侧不产生感应电动势,保护装置不动作,当同步电动机发生失步运行时,转子回路中感应出交变电流,通过电流互感器使二次侧保护继电器动作。
第十章电动机保护第一节电动机的故障类型和不正常运行工作状态电动机的主要故障是定子绕组的相间短路、匝间短路和单相接地短路,以及转子鼠笼断条等。
相间短路会引起电动机的严重损坏,并引起供电网络电压降低,影响其它用户的正常工作。
因此电动机应装设反应相间短路的保护装置,无时限地切除故障电动机。
高压电动机的供电网络,通常采用中性点不接地的运行方式,电动机单相接地时,故障点只流过全网络的对地电容电流,因而危害较小。
容量在100kW以上的电动机,接地短路电流大于5A、对电动机铁芯有威胁时,应装设动作于跳闸的单相接地保护。
定子绕组的匝间短路同样会造成电动机的严重损坏,但目前还没有理想的、简单可行的电动机匝间短路保护,因此实际工作中通常都不装设专用于此的保护装置。
电动机最常见的不正常运行状态是过负荷引起的过电流和电压短时消失或与电动机同一母线其它连接元件短路引起的电压降低。
长期过负荷将使电动机的温升超过允许值,从而加速其绝缘老化、缩短寿命,严重时甚至会烧坏电动机。
因此电动机必须装设过负荷保护,作用于信号、减去所带的机械负载或动作于跳闸。
对于短时电压消失或电网内短路引起的电压降低,为了保证重要负载的电动机能够自起动,此时不重要的电动机以及电压恢复时按照技术条件和工艺要求,不允许自起动的电动机,均装设动作于跳闸的低电压保护,使其退出运行。
所谓重要负载的电动机是指断开它们会引起工艺过程长期的破坏或对国民经济带来严重后果的那些电动机,如发电厂的各种水泵、风机等厂用机械的电动机。
由于大量使用的是中、小型电动机,其保护装置力求简单、可靠。
因此常采用熔断器作为电动机短路故障的保护,若熔断器不能满足要求时,可采用专门的电动机保护。
通常电动机装设相间短路保护、过负荷保护、失压保护等,其中相间短路保护必须装设,而其它保护根据需要进行选择。
第二节电动机相间短路保护和接地故障保护一、电动机的电流保护电动机的电流保护分为交流操作和直流操作两种方式1.交流操作方式的电动机电流保护当电动机容量较小,不具备直流控制电源时,应该采用手动合闸,交流跳闸的操作方式。
如图10-1所示为采用GL型感应式电流继电器构成的电动机保护,继电器的速断部分作为相间短路保护,反时限部分作为过负荷保护,而失压保护则可利用GS2型手动操作机构中失压脱扣器(如T 1-3型)来实现。
1、2KA 为GL 型感应式反时限电流继电器。
图10-1 交流操作的电动机保护原理接线图(a )不完全星形接线方式;(b )差接线方式(a )(b )如此构成的保护方式虽然简单,但只适用于满足灵敏度的小容量的电动机。
尤其是如图10-1(b )所示,采用一只继电器的差接线方式,各种相间短路时灵敏度也不相同,而且失压保护只能反应三相失压或三相短路,在两相短路时,只有失压脱扣器所接的两相能够起保护作用,此外,在电压回路断线时失压保护可能产生误动作,因而可靠性较低。
2. 直流操作方式的电动机电流保护如图10-2、10-3所示,在有直流电源操作控制的变配电所中,容量较大电动机的相间短图10-2 直流操作的电动机反时限过电流保护原理接线图路和过负荷保护装置应采用直流操作。
图10-2所示为采用感应型电流继电器1KA 、2KA 构成的电动机反时限电流保护的原理接线。
图10-3所示为采用电磁型电流继电器1KA 、2KA 构成的定时限过电流保护及4KA 构成的接地故障保护的原理接线图。
电动机失压保护由两只电磁型电压继电器1KV 、2KV 和一只时间继电器KT 构成定时限保护,通常在电压互感器TV 的V 相不装设熔断器FU ,并且将两只电压继电器1KV 、2KV 的常闭接点串联互锁,以减少电压互感器TV 二次断线引起保护的误动作。
图10-3 直流操作的电动机定时限过电流保护原理接线图如图10-3所示,电动机的过负荷保护可由一只感应型或电磁型继电器3KA和一只时间继电器1KT构成。
过负荷保护应动作于信号、减机械负载或跳闸。
如图10-3所示,当电动机的接地电流大于10A时,由零序电流保护的4KA动作于跳闸。
二、电动机的纵差动保护电动机的反时限和定时限电流保护速断部分的动作值一般整定较高,电动机内部短路时的保护区较小,灵敏度往往不能满足要求。
因此,2000kW以上并且有6个引出端的电动机,应装设纵联差动保护。
容量在5000kW以下时纵联差动保护采用两相式接线,容量超过时采用三相式接线。
采用BCH-2型差动继电器构成差动保护可以躲过电动机起动时非周期分量的影响,提高保护的灵敏度和改善保护性能,其原理接线如图10-4所示。
图10-4 电动机差动保护原理接线图电动机差动保护的工作原理与前述发电机差动保护的工作原理相同。
三、 高压电动机保护的整定计算 1. 电动机反时限过电流保护整定 (1) 按躲过最大负荷电流I L.max 整定对于不常具有尖峰负荷的电动机,如鼓风机、皮带输送机等,I L.max 等于电动机的额定电流;而对于经常具有尖峰负荷的电动机,如破碎机、轧钢机等,I L.max 取1.2倍的额定电流。
其整定计算式为TAL r con rel op n I K K K I max.⨯=式中 K rel —可靠系数,取1.2;K r —继电器的返回系数,取0.85; K con —接线系数,取1.(2) 二倍反时限动作电流的时限整定动作时限均应大于电动机起动电流持续的时间。
通常高压电动机起动电流持续的时间为:鼠笼式电动机空载起动,起动电流持续时间约为5s ; 鼠笼式电动机轻载起动,起动电流持续时间约为20s ; 线绕式电动机起动电流持续时间约为10~15s 。
二倍反时限动作电流的时限可按下述方法求出:将电动机起动电流折算到二次侧,并求出电动机起动电流与继电器反时限动作电流之比,如4倍时,若起动电流持续时间为10s ,则要求继电器反时限特性曲线在4倍动作电流处对应的时限大于10s ,依此曲线查出二倍动作电流处的时间,即为整定的二倍反时限动作电流的时限。
(3) 电流速断保护动作电流的整定按躲过电动机起动电流周期分量的最大值I ast 整定。
其参考值如下:单鼠笼电动机,I ast =(5.5~7)I N ;双鼠笼电动机,,I ast =(3.5~4)I N ;绕线式电动机,,I ast =(2~2.5)I N 。
整定计算式为ast TAconrel op I n K K I 8.1⨯=式中系数同上。
由于反时限继电器速断部分的返回系数仅为0.3~0.4,惯性较大,因此要考虑电动机起动电流的非周期分量,故式中乘系数1.8。
对于电流速断保护,在电动机出口发生两相金属性短路时,要求其灵敏系数大于2。
在满足灵敏度要求的前提下允许适当提高速断保护的动作值。
2. 电动机定时限过电流保护整定(1) 电流速断保护的动作电流按躲过电动机起动电流的最大值I ast 整定,即ast TAconrel op I n K K I =式中 K rel —可靠系数,取1.5。
电流速断保护的灵敏系数要求大于2。
(2) 过负荷保护的动作电流按躲过电动机额定电流I N 整定计算,即TANr con rel op n I K K K I ⨯=式中 K rel —可靠系数,过负荷保护动作于信号时取1.02;过负荷保护动作于跳闸时,取1.2;K r —继电器的返回系数,取0.85。
动作时限按大于电动机起动电流持续时间整定,一般取12~20s 。
3. 电动机失压保护整定电动机失压保护的动作值和动作时限按其用途进行决定。
(1) 按保证电动机自起动时,母线允许的最低电压U min 整定。
一般U min =0.55~0.65U N ,则N relr op U K K U U 55.0~45.0min≈=式中系数同前。
(2) 按切除不允许自起动电动机的条件整定。
通常取U op =0.6~0.7U N上述两种整定值的保护动作时限均取0.5s ,以躲过速断保护及电压回路断线引起的误动作。
(3) 根据保安条件整定。
在电压长期消失后不允许自起动的电动机,失压保护动作值通常取U op =0.25~0.4U N失压保护时限取6~10s 。
(4) 按具有备用设备而断开的电动机整定。
失压保护整定为U op =0.25~0.4U N动作时限取为0.5s 。
4. 电动机纵联差动保护整定(1) 按电流互感器二次断线不至于引起保护误动作整定。
整定计算式为I op =K re l N式中 K rel —可靠系数,采用BCH -2型继电器时取1.3;采用DL -11型继电器时取1.5~2;I N —电动机额定电流。
(2) B CH -2型继电器平衡绕组和短路绕组的选择。
由于两侧电流互感器变比相同,因此平衡绕组可以不用,也可以与差动绕组共用。
短路绕组匝数选“B 1-B 2”、“C 1-C 2”。
(3) 采用DL -11型继电器时差动保护动作时限的选择。
为了躲开电动机自起动过程中的短时非周期分量电流,要求保护带0.1~0.2s 的时限动作于跳闸。
5. 电动机单相接地保护整定起动电流按大于接地故障时被保护电动机的对地电容电流CK I .03整定,即CK TArelop I n K I .0.03=式中 K rel —可靠系数,取4~5。
保护的灵敏系数按被保护电动机发生单相接地故障时,流过保护装置的最小接地电流min .03G I 校验,即opTA G sen I n I K .0min.03=当K sen 不满足要求时,可考虑增加保护的动作时限,以躲开故障瞬间过渡过程的影响,并将K rel 降低至1.5~2。