10KV高压电动机的保护整定

    10 kV高压电动机是电力用户中常用的重要动力设备，它们在运行中可能发生各种故障，给企业的生产带来严重的影响。因此必须装设相应的继电保护装置，以确保电动机的安全可靠运行。
    1 10 kV电动机常见故障及不正常工作状态
    1.1常见的故障
    定子绕组相间短路，造成电网电压明显降低，并影响其他设备的正常工作，必须尽快切除。定子绕组单相接地，由于高压电动机所处的电网一般都是采用中性点非直接接地运行方式，所以当发生单相接地时，系统的危险性较小。单相绕组匝间短路，运行不再对称，相电流会相应增大，短路的匝数越多，电流增大越多。
    1.2常见的不正常工作状态
    长时间的过负荷运行，电动机温升过高，绝缘老化加快。电压暂时消失或短时电压降低，使绕组中流过的电流增大，电动机的绕组被烧坏。同步电动机失步运行，这种状态可能导致电动机损坏。

    2  10 kV电动机的保护方式
    2.1无时限电流速断保护
    一般适合容量小于2 000 kW的电动机，保护装置采用两相式接线或两相一继电器接线。由于电动机位于供电电网的最末端，无需与其他电气元件的保护动作时限配合，可按过电流保护动作电流整定原则考虑速断保护动作值的整定，而不必涉及短路电流，以提高保护灵敏度。因此，无时限电流速断保护的动作电流IOP按躲过电动机最大启动电流来整定，即
    IOP=KrelKssINM（1）
式中Krel----可靠系数，采用电磁型电流继电器时，取1.4-1.6；采用感应型电流继电器时，取1.8-2.0;
      Kss----电动机的启动倍数，一般为1.5-3.0;
        INM----电动机的额定电流。
    对于同步电动机无时限电流速断保护的动作电流，除应躲过启动电流外，还应躲过外部短路时同步电动机输出的最大三相短路电流（同步电动机瞬时向附近短路点反馈的最大三相短路冲击电流，此电流可以通过短路计算算出）。
    电动机无时限电流速断保护灵敏度可按式（2）校验

式中

----系统在最小运行方式下电动机两相短路电流（短路计算的结果）；
    IOP----无时限电流速断保护的动作电流，即式（1）
计算的结果。
    2.2纵联差动保护
    适合于容量为2 000 kW及以上的高压电动机，或者装设无时限电流速断保护不能满足灵敏度要求的容量小于2 000 kW的电动机。保护装置瞬时动作于跳闸并发信号。电动机两侧的电流互感器要求同型号、同变流比，准确度等级为D级，并且在通过电动机的启动电流时能满足10％误差的要求。
    电动机纵联差动保护一般采用两相不完全星形接线，有的采用三相星形接线。根据电动机的容量不同，接入差动回路的继电器可以用电磁型电流继电器，也可以用DCD-2型差动继电器（可以躲过电动机启动时较大的励磁涌流，可采用瞬时动作于跳闸）。
    为了避免电流互感器二次回路断线保护装置误动，保护装置的动作电流IOP应按躲过电动机正常运行，电流互感器二次回路断线时，通过保护装置的最大负荷电流来整定，可按电动机的额定电流来整定，即
IOP= （KreL/KTA ） INM（3）
式中KREL----可靠系数，对电磁型电流继电器，取1.5-2.0；对DCD-2型差动继电器，取1.3;
      KTA----电流互感器的变流比；
      INM----电动机的额定电流。

    电动机纵联差动保护灵敏度校验仍按式（2）进行。

    2.3定子绕组单相接地保护
    当接地电容电流大于5A时，应装设单相接地保护。电缆终端头的保护接地线应穿过电流互感器的铁芯窗口。当电源电缆为两根及两根以上时，应将每相的零序电流互感器的二次绕组串联到电流继电器上。
    为了保证在电网的其他出线上发生单相接地时保护不误动，动作电流应按照大于保护范围外发生单相接地故障时，电动机本身及其配电电缆的最大接地电容电流来整定，即
    IOP=（Krel3I0.M.max）/KTA         （4）
式中Krel----可靠系数，取4-5;
        3I0.M-max----电动机本身及其配电电缆的最大接地电容电流；
        KTA----电流互感器的变流比。
    保护装置的灵敏度计算如下
    Ksen=3I0.M.max/ （KTAIop ）（5）式中3I0.M.max系统最小运行方式下，电动机内部发生单相接地故障时流过保护装置的最小接地电容电流；
      KTA----电流互感器的变流比；
        IOP----继电器的动作电流，按式（4）计算的结果。
    2.4低电压保护
    适合于当电源电压短时降低时，不需要自启动或根据工业生产环境条件不允许自启动的电动机，或某些需要断开的次要电动机。
    对于不参加自启动的次要电动机，其动作电压UoP按（0.6-0.7） UNM整定，动作时间为0.5s。即
    UoP=（0.6-0.7）UNM/KTv（6）式中UNM----电动机的额定电压；
      KTv----电压互感器的变压比。
    对于不允许“长期”失电后再自启的重要电动机，其动作电压按0.5 UNM整定，动作时间为9-10 s。即
      UoP=0.5 UNM/Krv（7）