PSM 691U電動機差動綜合保護測控裝置 PSM692U電動機綜合保護測控裝置 保護器

2.1 差動保護

2.1.1 比例制動

裝置采集A、B、C各相兩側的電流I1、I2，經運算得到

Izd = Max（I 1 , I 2）

Id = | I1 － I2 |  （兩側TA為同極性接線）

動作方程：

如果制動電流Izd小于拐點電流Ig，動作方程為Id＞Icd

如果制動電流Izd大于拐點電流Ig，動作方程為Id＞Icd＋（Izd－Ig）×K

其中：

Izd—制動電流，取**大相電流 ；

Id —差電流；

Icd—差動定值；                                          

Ig —拐點電流值。

拐點電流為0.7倍的額定電流Ie。

制動系數K可整定。

2.1.2 諧波制動

考慮到短引線尾端一次側TA因負載較重或由于暫態分量影響造成TA飽和，采用諧波制動，可有效防止短引線差動保護誤動作。

A相二次諧波和三次諧波制動差動保護動作方程：

   且    

NIAF2尾端A相二次諧波的幅值

NIAF3尾端A相三次諧波的幅值

NIA尾端A相基波的幅值

K2為二次諧波制動系數，一般取0.15

K3為三次諧波制動系數，一般取0.15

C相諧波制動同A相。

同時裝置中增加了電機區內、區外故障識別元件，在區內故障時退出諧波制動元件，保證差動保護快速動作。

2.2 差動速斷保護

當任一相差流大于差動速斷保護的整定值時，則保護裝置將無延時出口。

2.3 差流越限告警

裝置在檢測任一相差流值達到差流越限告警整定值時，經一定的延時發告警信號。

2.4 TA斷線告警

短引線在額定電流下運行，任一側的任一相TA斷線時，裝置可根據控制字發信或閉鎖差動。

2.5 電流速斷保護

異步電動機在啟動過程中電流很大，通常能達到5～8倍額定電流(Ie)，啟動時間能長達幾十秒。裝置設兩個速斷定值，在起機過程中采用“啟動中速斷定值”，該值按躲過電動機啟動電流整定，等電動機啟動過程結束后，自動采用“啟動后速斷定值”，該值按電動機自啟動電流和區外出口短路時電動機**大反饋電流考慮，取兩個電流中的大者。

a)啟動時間tst按躲過**長的啟動時間整定，tst＞tst.max。

b)啟動時的整定值Iop.h按躲過電動機啟動電流Ist整定，即：

當t≤tst時，Iop.h＝krel×Ist,，為躲過非周期分量的影響，krel取1.5,Ist為（6～8)Ie。

c)運行時的整定值Iop.l按躲過自啟動電流和區外出口短路時電動機**大反饋短路整定，自啟動電流的大小與備用電源自投的延時等因素有關，在廠用電源快切成功時，電動機幾乎不存在自啟動過程，因為轉速還沒有明顯降低，只有在殘壓切換或同期捕捉切換時，電動機轉速已明顯降低，自啟動電流會較大，按傳統方法計算，自啟動電流Iast=5Ie，Iop.l= krel ×Iast×Ie =1.3×5×Ie =6.5Ie 。

區外出口三相短路考慮保護(40～60)ms固有延時，反饋電流Ifb=6Ie。

Iop.l = krel ×Ifb=1.36 Ie =7.8Ie。

d)速斷保護的短延時用于與F-C回路配合。

2.6 定時限過流保護

當電動機三相電流IA、IB、IC大于過流保護的整定值時，經延時出口。

過流定值可根據啟動電流整定，一般為（1.2～2）Ie。延時按躲過電動機啟動時間整定。

2.7 兩段定時限負序過流保護/反時限負序保護

當電動機出現三相電壓不平衡、斷相、反相、匝間短路時，會產生負序電流。

正序電流為I1、負序電流為I2，

若三相電流都接入裝置，則：

 ； ；

一般電動機保護只接入兩相（即A、C相）電流，其正負序電流可按下式計算：

 ；  ；

兩段定時限負序過流保護中，一段用于跳閘，二段用于告警。

反時限負序保護動作方程為：

其中：T－負序反時限常數

      I2－負序電流值

      Ied－電機二次額定電流值

為防止外部故障或外部供電系統出現不平衡時，電動機的反饋負序電流可能引起負序過流保護誤動。根據區內、區外發生不對稱短路時I2/I1的比值不同，當下列條件滿足時，可將負序過流保護閉鎖：

I2≥1.2I1，其中：I1為正序電流，I2為負序電流。

2.8 過熱保護

電動機過負荷、啟動時間過長、堵轉等會產生較大的正序電流；而斷相、不對稱短路、輸入電壓不對稱時會同時產生較大的正序和負序電流，根據電動機定子正序和負序電流引起的發熱特征，可對上述故障提供過熱保護。

用正、負序綜合測量值Ieq作為等效電流來模擬電動機的發熱效應，即：

其中：Ieq —等效電流

I1  —正序電流（標幺值）

I2  —負序電流（標幺值）

K1  —正序電流發熱系數，在電機啟動過程中K1＝0.5，啟動完畢K1＝1

根據電動機的發熱模型反時限特性，為有效保護電動機，保護的動作時間t和等效電流Ieq的關系有如下兩條曲線可供選擇：

1）

其中：τ  —過熱時間常數。

I∞—允許電機長期運行的**大電流值，一般可設為1.1

2）

其中：τ  —過熱時間常數。

I∞—允許電機長期運行的**大電流值，一般可設為1.1

Ip  —過負荷前的負載電流，若過負荷前處于冷態，則Ip=0

選擇上述兩曲線之一進行計算，當熱積累值達到τ時，裝置跳閘。

2.9 堵轉保護

由于機械故障、負荷過大、電壓過低等原因可能使轉子處于堵轉狀態。在全電壓下堵轉的電動機，電流很大，特別容易燒壞。

裝置根據采集的各相電流計算出正序電流，當正序電流大于堵轉電流定值時，保護經過延時跳閘。

堵轉保護在啟動時不退出運行，所以堵轉保護延時要大于電動機啟動時間。

2.10 單相接地保護

零序過流測量范圍為0.050~30A（二次值），用于非直接接地系統。

當3I0大于零序過流保護整定值，保護經延時跳閘。

2.11 低電壓保護及PT斷線閉鎖

當電動機電源電壓短時降低或短時中斷后又恢復時，為保證重要電動機的自啟動而需要切除次要的電動機。

當輸入裝置的三個線電壓Uab、Ubc及Uca同時低于低電壓定值時，低電壓保護動作，經延時作用于出口。為防止因PT斷線使保護誤動，設置有PT斷線閉鎖。當發生PT斷線時，裝置將發告警信號并閉鎖低電壓保護。

低電壓保護定值的設定按躲過成組電動機自啟動時的**低電壓來整定。

當母線未送電時，低電壓保護會動作，未了避免這種情況，裝置設有低電壓開放條件，必須先滿足開放條件，低電壓保護才投入。該條件可由用戶設定投入(使用)或退出(不使用)。

低電壓開放條件：三個線電壓有一個大于80V，且延時100ms。該條件一旦成立，低電壓保護有效。當低電壓保護動作跳閘后，經過10S延時，裝置自動使低電壓開放條件無效，低電壓保護同時返回。

裝置采用兩種方法識別PT斷線。

方法一：

當三個線電壓中**大與**小之差大于30V，延時3S，發PT斷線信號；當三個線電壓中**大與**小之差小于30V，且Uab大于80V，PT斷線信號返回。

方法二：

電壓突變同時電流不突變，認為PT斷線，發PT斷線信號。

電壓突變：100mS內三個線電壓中任一個由大于90V變為小于60V。

電流不突變：Ia，Ic均大于0.2A，且變化小于0.1A。

三個線電壓都大于９０Ｖ，PT斷線信號返回。

2.12 過負荷保護

當電動機三相電流IA、IB、IC大于過負荷保護的整定值時，經過延時，裝置發信或跳閘出口（可由控制字選擇）。過負荷定值應小于過流保護定值。由于電機在啟動過程中電流較大，所以過負荷延時定值應躲過電機自啟動時間。

2.13 非電量保護

裝置帶有2個非電量保護，用于變壓器電動機組或工藝故障需要跳閘等情況。每個非電量保護可以整定為跳閘或發信或退出。如不作為非電量保護，整定為退出時，這些點可以作為普通開入量使用。

2.14  4-20mA直流輸出

裝置端子(3X2，3X3)輸出一路4-20mA直流，用于接至DCS系統的模擬量采集卡件（AI）。

該直流輸出可在裝置設置中由用戶選擇對應為Ia或Uab或P。