SAI-3482D數(shù)字式同步電動機(jī)綜合保護(hù)裝置

一、概述

SAI3482D數(shù)字式電動機(jī)后備保護(hù)裝置，用于 3-10KV 電壓等級高壓同步電動機(jī)保護(hù)測控，可在開關(guān)柜就地安裝。

保護(hù)功能配置

l 電流速斷保護(hù)

l 過電流保護(hù)

l 零序接地保護(hù)

l 負(fù)序過電流保護(hù)

l 過熱保護(hù)

l 低壓保護(hù)

l 過負(fù)荷保護(hù)

l 差動保護(hù)

l 差速保護(hù)

l 失磁保護(hù)

l 失步保護(hù)

l 低功率保護(hù)

測控功能配置

l 11路強(qiáng)電遙信開入采集

l 裝置失電告警，裝置事故信號，裝置告警信號

l 斷路器遙控分合

l 模擬量遙測：Ia、Ib（選配，訂貨時須注明）、Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、COSθ

二、保護(hù)原理說明

2.1 啟動時間元件

裝置測量電動機(jī)起動時間Tstart的方法：當(dāng)電動機(jī)的相電流從零突變動10%Ie時開始計時，直到起動電流過峰值后下降到120%Ie時為止，之間的歷時稱為Tstart。（Ie為電動機(jī)額定電流。）電動機(jī)起動時間過長會造成轉(zhuǎn)子過熱，當(dāng)裝置實(shí)際測量的起動時間過整定的允許起動時間Tstart時，保護(hù)動作于跳閘。

同步電動機(jī)起動電流特性

2.2、過熱保護(hù)

綜合考慮了電動機(jī)正序、負(fù)序電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，為電動機(jī)各種過負(fù)荷引起的過熱提供保護(hù)，也作為電動機(jī)短路、啟動時間過長、堵轉(zhuǎn)等的后備。

用等效電流Ieq來模擬電動機(jī)的發(fā)熱效應(yīng)，即：

Ieq₌

式中：Ieq－等效電流

I₁－正序電流

I₂－負(fù)序電流

K₁－正序電流發(fā)熱系數(shù)，在電動機(jī)啟動過程中K₁＝0.5，啟動完畢恢復(fù)K₁＝1

K₂－負(fù)序電流發(fā)熱系數(shù)，K₂=3～10,可取K₂＝6

根據(jù)電動機(jī)的發(fā)熱模型，電動機(jī)的動作時間t和等效運(yùn)行電流Ieq之間的特性曲線由下列公式給出：

t＝τ×ln

式中：Ip-過負(fù)荷前的負(fù)載電流，若過負(fù)荷前處于冷態(tài)，則Ip＝0

I_∞－啟動電流，即保護(hù)不動作所要求的規(guī)定的電流極限值

τ－時間常數(shù)，反映電動機(jī)的過負(fù)荷能力

這一判據(jù)充分考慮了電動機(jī)定子的熱過程及其過負(fù)荷前的熱狀態(tài)。裝置用熱含量來表示電動機(jī)的熱過程，熱含量與定子電流的平方成正比，通過換算，將其量綱化成反映電動機(jī)過負(fù)荷能力的時間常數(shù)τ。當(dāng)熱含量值達(dá)到τ時，裝置即跳閘。當(dāng)熱含量達(dá)到Ka×τ，發(fā)過熱告警信號，其中，Ka為告警系數(shù)，其取值范圍為：

根據(jù)電動機(jī)可連續(xù)啟動兩次的原則，每次啟動其熱積累不應(yīng)大于50%跳閘值，所以當(dāng)熱積累值下降到50%以下時，裝置合閘閉鎖接點(diǎn)返回。過熱保護(hù)跳閘后，裝置的熱記憶功能啟動，輸出接點(diǎn)一直閉合，直到熱積累值下降到50％以下，過熱合閘閉鎖接點(diǎn)返回，這時電動機(jī)可以重新啟動。緊急情況，要求立即啟動時，可對裝置進(jìn)行熱復(fù)歸操作。

啟動電流I_∞可按額定電流Ie的1.05～1.15倍整定。

發(fā)熱時間常數(shù)τ應(yīng)由電機(jī)廠提供，如果廠家沒有提供，可按下述方法進(jìn)行估算：

①如果廠家提供電動機(jī)的熱限曲線或一組過負(fù)荷能力的數(shù)據(jù)，則按下式計算τ：

τ＝

求出一組τ后取較小的值。

②如已知堵轉(zhuǎn)電流I和允許堵轉(zhuǎn)時間t，也可由下式估算τ：

τ＝

③按下式計算τ：

τ＝

式中：θe為電動機(jī)的額定溫升，K為啟動電流倍數(shù)，θ₀為電動機(jī)啟動時的溫升，Tstart為電動機(jī)的啟動時間。

2.3、差動速斷保護(hù)

當(dāng)任一相差動電流大于差動速斷整定值時，動作于出口繼電器。

其動作條件如下：

其中 Id為差流，Isd為差動速斷定值

2.4、比率差動保護(hù)

本裝置采用常規(guī)比率差動原理，動作判據(jù)如下：

| Id |≥Iqd 當(dāng)Ir≦Ig時

| Id | - Iqd≥ K1 *| Ir - Ig | 當(dāng)Ir > Ig時

其中： Id 為差動電流；

Iqd 為起動電流；

Kzd為比例制動系數(shù)；

Ir 為制動電流；

Ig 為拐點(diǎn)電流；

設(shè)Ih為電動機(jī)機(jī)端電流，Il為電動機(jī)中性點(diǎn)電流；

則：差動電流Id、制動電流Ir 根據(jù)下式計算

Id = |Ih + Il|

Ir = |Ih - Il| / 2

程序中按相判別，任何一相滿足以上動作判據(jù)時，差動動作，動作特性如下圖所示。

差動保護(hù)動作特性圖

其動作邏輯如下：

2.5、低功率保護(hù)

低功率保護(hù)適用于母線上沒有其它負(fù)荷的情況，低功率保護(hù)由開關(guān)位置接點(diǎn)閉鎖。低功率元件可由“控制字二”中選擇的“低功率跳閘”或是“低功率告警”。

2.6、失磁保護(hù)

采用異步邊界失磁阻抗圓作為主判據(jù)，另加負(fù)序電壓閉鎖共同構(gòu)成同步電動機(jī)的失磁保護(hù)，負(fù)序電壓閉鎖可由“壓板投退”控制字中的“負(fù)序閉鎖失磁”投退。在電動機(jī)起動和 TV 斷線時閉鎖失磁保護(hù)，失磁保護(hù)可以在電動機(jī)起動完畢時自動投入，也可由壓板或外部接點(diǎn)控制投入，若采用壓板或外部接點(diǎn)控制投入，則必須將“功能選項(xiàng)”控制字中的“失磁投入方式”選為“手動”。

2.7、失步保護(hù)

以檢測同步電動機(jī)功率因數(shù)角為主判據(jù)，同時加其靜穩(wěn)邊界曲線及低電流閉鎖共同構(gòu)成同步電動機(jī)的失步保護(hù)，靜穩(wěn)邊界判別及低電流閉鎖功能可分別由“壓板投退”控制字中的“失步靜穩(wěn)判據(jù)”和“低流閉鎖失步”來投退。在電動機(jī)起動和 PT 斷線時閉鎖失步保護(hù)，失步保護(hù)可以在電動機(jī)起動完畢時自動投入，也可由壓板或外部接點(diǎn)控制投入，若采用壓板或外部接點(diǎn)控制投入，則必須將“功能選項(xiàng)”控制字中的“失步投入方式”選為“手動”。失步保護(hù)可動作于再整步回路或跳閘。

2.8、速斷保護(hù)

作為電動機(jī)繞組及引出線發(fā)生相間短路時的主保護(hù)。當(dāng)機(jī)端（電源側(cè)）相電流值大于整定電流時，保護(hù)瞬時動作于跳閘。

速斷保護(hù)電流整定值包括電動機(jī)起動時的速斷電流定值 Isdq和運(yùn)行中的速斷電流定值 Isd，Isdq可按躲過電動機(jī)在額定負(fù)荷下的起動電流來整定，即：Isdq=kk×Iqd（式中：kk-可靠系數(shù)，可取為 1.3，Iqd-電動機(jī)的起動電流）；Isd可按躲過區(qū)外短路故障時流過電動機(jī)的電流來整定，一般可取為Isdq的一半，即 Isd=0.5×Isdq。

當(dāng)電動機(jī)起動時，速斷電流定值自動設(shè)定為 Isdq，當(dāng)電動機(jī)起動完畢，速斷電流定值自動設(shè)定為 Isd，這樣，既可防止起動過程中因起動電流過大引起的誤動，同時還能保證正常運(yùn)行中保護(hù)有較高的靈敏度。 速斷保護(hù)設(shè)有一段延時，當(dāng)延時整定為 0 時，即為瞬時動作。若電動機(jī)采用熔斷器-高壓接觸器（F-C）回路控制，則保護(hù)可經(jīng)設(shè)定的延時跳閘以躲過熔斷器熔斷時間。

2.9、 過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)設(shè)二段延時 t1 和 t2，當(dāng)相電流大于整定值時，經(jīng)延時 t1 發(fā)過負(fù)荷告警信號，經(jīng)延時 t2 動作于跳閘。

過負(fù)荷保護(hù)在電動機(jī)起動時自動退出，起動結(jié)束后自動投入。

2.10、零序過流保護(hù)

電動機(jī)接地電流取決于供電系統(tǒng)接地方式。在不接地或高阻接地系統(tǒng)中，故障電流僅是幾安培，在中阻接地系統(tǒng)中為數(shù)百安培，在直接接地系統(tǒng)中將是更大的數(shù)值。對于具有高的接地故障電流水平的系統(tǒng)，如果三相都裝有電流互感器，零序電流可由三相電流之和取得。在大多數(shù)情況下，為了檢測低的接地電流，常常需要零序電流互感器來取得零序電流。因此，微機(jī)式電動機(jī)保護(hù)設(shè)計為既可用兩相電流互感器加零序電流互感器的方式，也可用三相電流互感器的方式。

其動作邏輯如下：

其中I0為零序電流，I0d為零序電流定值

2.11、過流保護(hù)

本裝置設(shè)定過流保護(hù)，當(dāng)電流大于整定電流且達(dá)到整定時間后，過流保護(hù)出口。

過流保護(hù)在電動機(jī)起動時自動退出，起動結(jié)束后自動投入。

其中Ia、Ib、Ic為相電流，In為電流定

2.12、負(fù)序過流

負(fù)序電流保護(hù)主要針對各種非接地性不對稱故障，如：電動機(jī)發(fā)生某相斷相時，負(fù)序分量的大小因故障前的負(fù)荷率而不同，負(fù)荷率大于0.7時，健全相才能引起過電流，因此常規(guī)保護(hù)不能有效保護(hù)不對稱故障。在電動機(jī)正常運(yùn)行時，由于供電電源的不對稱，存在一定的負(fù)序電流，該電流不會過30%Is，負(fù)序保護(hù)的整定應(yīng)能躲過此負(fù)序電流，即按0.3Is整定。動作時間特性有兩種時限特性可選擇，選擇定時限和反時限，極端反時限動作方程為：

其中： tp為時間系數(shù)，范圍是（0.05～1）

Ip為負(fù)序電流整定值

I為故障負(fù)序電流

t為跳閘時間

注意：整定值部分反時限時間為上面表達(dá)式中分子的乘積值，單位是秒，整定范圍是（0.4～80）。

2.13、低電壓保護(hù)

當(dāng)供電母線電壓短時降低或短時中斷時，為防止電動機(jī)自起動時使電源電壓嚴(yán)重降低，須在一些次要電動機(jī)或不需自起動的電動機(jī)上裝設(shè)低電壓保護(hù)。當(dāng)相間電壓均低于整定電壓，保護(hù)經(jīng)整定的延時動作。低電壓定值可按躲過電動機(jī)起動時的*DI電壓整定。低電壓保護(hù)可經(jīng)無流閉鎖﹑TWJ 位置閉鎖和 PT 斷線閉鎖，分別通過“壓板投退”控制字中的“無流閉鎖低壓（保護(hù)）”﹑“跳位閉鎖低壓（保護(hù)）”和“PT 斷線閉鎖（相關(guān)保護(hù)）”投退。為防止現(xiàn)場操作 TV 回路時低電壓保護(hù)誤動作，可將裝置面板上的低壓保護(hù)投退開關(guān)撥到退出位置。

2.14 數(shù)據(jù)記錄

功能同SAI318D。

2.15、遙信、遙測、遙控功能

功能同SAI318D。