1、6KV循环泵电动机启动时零序保护误动作 师淑英 赵晓东 摘要：本文介绍了某电厂循环泵电动机启动零序保护误动作的原因，故障的查找过程以及采取的措施。在某电厂#1循环泵房循环泵电动机在启动过程中存在有零序保护误动的现象，经查找分析，发现循环泵电机在启动过程中零序回路中不平衡电流高达15A，经过专业人员测试分析，找出了零序保护动作的原因，使这一问题得到解决。 关键词： 一，故障现象 某机组循环泵电动机在启动过程中零序保护有时误动作，针对这一现象，对循环泵启动时进行二次电流的测量和录波，结果发现零序回路中流过的不平衡电流达到15A。循环泵停止运行后，对CT二次回路进行测量，发现A，C相回路电阻小，B相
2、回路电阻很大，怀疑二次回路有问题。 二，电动机零序保护原理与接线简介 循环泵6KV厂用系统接线，有关TA，二次回路以及保护概况如下 （1） 循环泵所在6KV开关室高压厂用变压器6KV侧中性点为不接地系统，零序保护的整定值为3A （2） 循环泵电动机的铭牌参数为：变比300/5A，绝缘E级，额定负载 ，级别10P，一次额定电流倍数10 （3） 循环泵零序保护装置是 公司产品，安装在保护柜内，TA二次回路设备的原理接线图见图： 三，故障的查找过程与分析 通过对TA二次回路电阻测量，A，C相回路电阻0.8，B相回路电阻3.5，在B相回路上串有一个电流表，电缆接至循环泵房，造成B相回路电阻很大，因此零
3、序保护有时误动的原因应该出在TA及其二次回路上。下面结合在循环泵电动机上进行有关实验，对TA特性进行分析，找出故障的根源所在。 1. TA负载能力的确定，TA的负载能力应满足各种短路情况下推动二次负载的需要，我们对各种故障情况下的二次负载进行比较以确定那种情况下TA的二次负载阻抗最大。 （1） 电动机各种负载情况下TA二次负载的分析与比较。 6KV电动机TA二次接线的等值电路如下 图中Zc为TA二次引线阻抗，ZLU、，ZLV，ZLW为二次各相负载，ZL0为零序保护阻抗。 a. 对称短路时TA的二次负载 当一次系统发生对称短路时，TA二次侧的三相电流也是对称的，这时 IU+IV+IW=0 各相T
4、A二次阻抗分别为： UU=IU（ZC+ZLU） Z2U= UU/IU= ZC+ZLU） UV=IV（ZC+ZLV） Z2V= UV/IV=（ZC+ZLV） UW=IW（ZC+ZLW） Z2W= UW/IW= ZC+ZLW） b. 相间短路时TA的二次负载 当一次系统发生U，V相间短路，则三相TA的二次侧也不对称，这时 IU=- IV，IW=0，I0=0 两相TA二次阻抗分别为 UU=IU（ZC+ZLU） Z2U= UU/IU= ZC+ZLU） UV=IV（ZC+ZLV） Z2V= UV/IV=（ZC+ZLV） c. 单相接地短路时的二次负载 设U相发生接地短路，三相TA的二次只有单相电流，这时
5、 IU=I0，IV=0，IW=0 UU= IU（ZC+ZLU）+ I0（ZC+ZL0）= IU（2 ZC+ ZLU+ ZL0 ） Z2U=2 ZC+ ZLU+ ZL0 通过以上分析可以看出当单相短路故障时，TA的二次负载阻抗值最大，因此TA负载能力的确定应以满足单相短路时为依据。 （2） 实测的循环泵CT二次负载 根据上述分析，实验时测单相短路时CT 的二次阻抗值，实验数据如下： 实测CT 二次负载 I（A） 5.00A 10.00A 30.00A U（V） 4.00 8.30 26.70 U相 Z（） 0.80 0.83 0.89 U（V） 17.5 36 111V相 Z（） 3.5 3.6
6、 3.7 W相 U（V） 4.00 8.30 26.70 Z（） 0.80 0.83 0.89 （3） 数据分析 从上表可以看出，循环泵电动机U，W相二次侧的额定电流5A时，实际伏安值是 4V5A=20VA，V相的实际伏安值是61.25VA，远远大于循环泵配置的CT 容量15VA，因此电动机所配置的CT容量不满足额定负载的需求。此外从上表可以看出，循环泵电动机三相负载不平衡，B相回路负载太大，对于CT来讲，如果超过本身容量，一次电流再增加，二次电流也不会增加。 2。TA的10%誤差特性 分析 分析TA二次负载能否满足10%误差特性的要求，必须找出实测的CT10%误差特性曲线，从而确定一次不饱和
7、电流倍数。 （1） 10%误差曲线的做法，采用TA的励磁特性曲线可以得到10%误差曲线 a， TA的励磁阻抗特性曲线，TA的等值电路如下 Z1为一次绕组阻抗，Z2为二次绕组阻抗，ZE为励磁阻抗，IE为励磁电流，将TA的一次侧开路，二次电流，电压之间的关系为U2=IE（ZE+Z2） ZE+Z2=U/IE ，相对ZE来讲，Z2可以忽略不计，所以TA二次的伏安特性近似为励磁阻抗特性，即ZE=f（I）=U/I，用励磁特性曲线的纵坐标乘以0.1作为10%误差曲线的横坐标，即二次允许阻抗ZEN=0.1ZE=0.1/ U/IE 用励磁特性曲线的横坐标乘以2作为10%误差曲线的纵坐标，即一次电流倍数 m10=
8、2IE （2） 实测的10%误差曲线 对循环泵电动机TA的二次伏安特性进行了实测，此处列举为A相TA的伏安特性 电动机TA二次伏安特性实测表 I(A) 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0 15.0 20.0 30.0 U(V) 30.3 31.2 31.9 32.4 32.7 33.0 33.9 34.5 35.1 36.3 Z() 6.06 3.12 1.60 1.08 0.82 0.66 0.34 0.23 0.18 0.12 1 2 4 6 8 10 20 30 40 60 （3） 根据上表作出的10%误差曲线如下 （4） TA的误差分析 从上图可以看出，横坐标为0
9、.9时所允许的一次额定电流倍数为7。根据TA的励磁饱和特性，当一次电流大于此值时，其二次电流的波形就出现严重畸变现象，误差将超过10%，而循环泵电动机的启动电流值高达7.5倍的额定值，此时三相TA已处于饱和状态，尤其B相已处于严重饱和状态，所以二次传变不再维持线形关系，从而产生了不平衡电流，使零序电流保护动作。 3.电动机启动时二次波形分析 在循环泵电动机启动时我们进行了TA二次的录波检验，波形图如下 从图中可以看出二次电流波形畸变时的尖顶波，零序电流的波形不是正弦波 ，以上的波形证明了我们上面理论分析和实验结果的的正确性。 4.结论 通过上述分析实验可以得出如下结论 （1） 零序保护误动作的
10、原因在于TA饱和 循环泵电动机在启动过程中零序保护误动作的原因在于TA饱和，其二次电流波形处在严重畸变的情况下，三相电流的和即不平衡电流不再为零，导致零序电流超过定值，零序保护误动作。 （2） 二次回路的设计缺陷造成了TA饱和 TA饱和的原因是由于二次接线不合理，B相回路在500米外的循环泵房串有一个电流表，三相负载严重不平衡。如果零序保护专设单独的TA，就可以减轻TA的二次负担，电动机启动过程中也就不存在波形畸变的问题，引起保护误动。 四，我们可以采取的措施 1 在6KV开关室循环泵B相回路装设B相电流变送器，降低B相回路电阻，使三相回路电阻一致。 2 在电动机侧另装零序TA 3 更换TA，改选具有俩组二次绕组的TA，表记回路和保护回路分离开来，用于保护的一组满足在短路情况下二次电流的误差小于10%的要求。 4 加装一时间继电器，加装一时间继电器，启动过程中利用操作开关的触点或开关辅助触点启动时间，将零序保护延时投入，躲过启动过程，正常运行该继电器不起作用。 我们在现场实际中采取了第三个措施，效果良好。
