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浅析高压电动机的差动保护摘要：电动机不同差动保护方式的选择应进行综合考虑。通过分析高压电动机的纵联差动保护及自平衡式差动保护的工作原理及其在应用中可能存在的问题提出了在实际工程设计中应如何选择高压电机的差动保护方式。关键词：电动机；纵联差动保护；自平衡式差动保护根据相关设计规范的要求容量在2000kW及以上电动机的电流速断保护不能满足灵敏度要求时应装设差动保护。该保护的目的在于防止电动机或线路故障导致的事故扩大使其对安全生产运行的影响尽可能小。本文从近几年工程设计中常用的这两种差动保护方式出发分析了在工程应用中可能存在的问题及解决办法提出了在工程设计过程中应注意的问题。1高压电动机差动保护的接线原理目前国内高压电动机常用的差动保护主要有纵联差动保护及自平衡式差动保护。1.1该保护需在电源高压开关柜内及电动机定子线圈中性点附近各安装3只电流互感器TA利用二次侧环流产生的不平衡电流启动差动继电器。1.2自平衡式差动保护接线方案该保护的接线方式只在电动机中性点附近装设3只电流互感器TA（安装于电动机接线盒内）比图1中的接线方案减少了3只电流互感器。由于电动机每相绕组始末引线分别进、出磁平衡电流互感器的环形铁芯窗口一次各相始端与终端电流一进一出互感器一次安匝数为零因此电动机正常运行或启动过程中磁通平衡每相电流互感器内的电流矢量和为零自平衡互感器二次侧不产生环流。当电动机内部故障时故障电流破坏了磁通平衡二次侧产生环流启动差动继电器KD保护跳闸切断电源。2高压电动机差动保护存在的问题上述常用的两种保护方式在实际应用中存在以下问题。2.1常规纵联差动保护存在的主要问题1）目前大多数石油化工企业新建生产装置中用电设备与变电所的平均距离基本都在300m左右甚至更远因此很容易造成电流互感器二次负载不匹配即电动机启动时的激磁涌流会使电动机中性点侧电流互感器过饱和而开关柜侧电流互感器未饱和从而产生不平衡电流。虽然在兼顾灵敏度的情况下可通过提高差动动作电流和差动制动系数来躲过不平衡电流但是电动机启动中的电流暂态过程比较复杂上述解决方法并不一定能可靠地躲过启动过程中产生的不平衡电流。另外在工程设计中常采用加大二次电缆截面的方法减小电流互感器二次回路阻抗从而减小不平衡电流。2）国内微机保护装置的数字信号处理大多是基于傅立叶变换而且一般保护装置都设置低通滤波器这就导致傅立叶变换的基波频率跟踪范围大约是45～55Hz远小于变频器频率变换范围。因此对于使用微机综合保护装置的电动机回路来说如果是变频器-电动机回路不应将变频器纳入到纵联差动保护的范围。如一定要将变频器纳入到保护范围内工程设计中可采用传统电磁型保护代替微机保护装置。2.2自平衡式差动保护存在的问题1）由于企业电网结构及生产规模不同而自平衡式差动保护只能保护电机内部故障对于其电源线路需单独设主保护。如果装设常规速断保护在系统短路容量较小、机组容量过大或线路过长时很有可能造成高压电缆不能全部在保护范围之内的问题即存在死区这也是常常被设计工作者忽略的问题。天津某石化项目就出现了类似情况该项目中主风机由一台14000kW的异步电动机拖动供电电压为10kV10kV母线短路电流为8.59kA供电线路长约为500m当电动机机端短路时流过保护安装处的短路电流约为7.97kA。根据《工业与民用配电设计手册》的继电保护整定要求电流速断保护一次侧的动作电流可计算得到为4761.1A保护装置的灵敏系数为1.67。上述计算结果表明灵敏系数小于2不能满足要求该电机如采用自平衡式差动保护则其电源线路应单独设主保护并且应考虑防止保护死区。值得注意的是该设备是长周期订货设备订货在设计的初期便开始了由于没有系统参数设计中选用了自平衡式差动保护在得到业主提供的系统参数后经核算发现了上述问题并及时通知了电动机制造厂才避免了不必要的损失这也是以后设计中应注意的问题。2）自平衡电流互感器安装于电动机本体如果二次电缆距离过长或电流互感器容量选择较小可能会出现电流互感器二次负载不匹配导致的保护拒动。与纵联差动保护一样工程设计中可采用加大二次电缆截面的方法减小电流互感器二次回路阻抗。3）由于电流互感器为穿芯式结构如选择安装在电动机本体上必须采用一个主接线盒又由于受到电气间隙的限