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摘要：分析了电动机负序电流保护的情况，验证负序电流保护的逻辑正确性，为负序电流保护定值整定提供依据。
关键词：继电保护;负序电流保护;动作分析。
0 前言
本文对300MW机组某6kV电动机负序电流保护动作情况进行分析，为负序电流保护整定计算提供依据。
1 6kV电动机故障初步分析
2016年9月2日02：19：15，某300MW机组B循环水泵跳闸。
故障发生后，检查发现B、C相发生相间短路。结合录波文件分析，在短路80ms后，故障由相间短路发展至三相短路，电动机电流速断保护动作切除故障，属正确动作。
2 循环水泵保护装置动作情况分析
2.1 主要保护配置
循环水泵配置一台NEP998A数字式电动机综合保护装置，主要由以下保护功能：
电流速断保护：短路故障的主保护。
过电流保护：过电流运行时的主保护。
定时限负序过电流保护：两相短路的主保护。
负序反时限过流保护：非全相运行时的主保护。
堵转保护：机械卡涩时的主保护。
过负荷保护：长期过负荷时发出告警信号。
过热保护：不对称运行和过负荷运行的后备保护。
低电压保护：三相低电压时的保护。
2.2 动作情况分析
根据录波图分析，故障30ms后，速断保护启动并动作，负序电流保护启动，但未動作出口。同时查询并联运行电动机保护事件记录，未发现负序电流保护启动信号。
本文将从理论上分析负序电流保护的动作行为。
3 6kV电动机负序电流保护分析
3.1 不对称短路序电流分布
电力系统发生不对称故障后，会产生负序电流分量，本文仅分析两相短路时负序电流的分布情况，阐明电动机负序电流保护的原理。
3.1.1故障点正序、负序电流幅值
根据文献[1]，图1所示系统发生非接地相间短路时，故障点电流幅值如式1所示：
式中：I1—故障点正序电流幅值;I2—故障点负序电流幅值;U—系统额定相电压;Z1—故障点处综合正序阻抗，其值等于系统1正序阻抗与系统2正序阻抗的并联值，若系统2为无源负荷，则正序阻抗按无穷大计算;Z2—故障点处综合负序阻抗，其值等于系统1负序阻抗与系统2负序阻抗的并联值。
3.1.2负序电流分布情况
根据文献[2]，负序电流分配满足下式：
式中：I2S—系统1侧负序电流幅值;I2M—系统2侧负序电流幅值。
3.1.3正序电流分布情况
根据文献[1]，正序电流分布情况与短路点两侧电源电动势有关，如果系统2为负荷，则流向系统2侧的正序电流为零（忽略负荷电流），下文分析电动机机端相间短路时的电流分布情况。
3.2电动机短路正序、负序电流
现假设系统二为电动机，则其正序阻抗为Z1M，其负序阻抗为Z2M，根据文献[3]，其值满足以下关系：
显然，分析过程中可认为系统侧正序阻抗与负序阻抗相等。
如图2所示假设B、C发生相间故障，根据前文对负序电流分布进行分析。
图2. 电力系统两相非接地故障电流示意图
分析过程中，假设系统一侧正序阻抗Z1s阻抗与负序阻抗Z2s相等。
在上述假设条件下，考虑反馈电流（反馈电压按额定值）时，正序电流可由下式表示：
在上述假设条件下，考虑反馈电流（反馈电压按额定值）时，负序电流分别如下式所示：
很显然，电动机正序阻抗Z1M远大于系统1正序阻抗Z1s，假设Z1S为Z1M的N倍（0<N<1）。
根据前文分析可得到各阻抗之间关系，如下式所示：
由上式很显然可知，发生相间非接地短路时，流向系统侧和电机侧序分量电流有明显的特征区别。可利用本特征，判断是区内故障还是区外故障，根据判断结果闭锁或者开放负序电流保护，保证保护动作的正确性。
3.3保护逻辑
根据图2，故障点位于CT与电动机之间时，对电动机来讲是内部故障，其CT检测到的正序电流、负序电流为流向系统的电流;故障点位于CT与系统之间时，对电动机来讲是外部故障，其CT检测到的正序电流、负序电流为流向电动机的电流。
上文计算流向电机的正序电流时，反馈电压是按额定电压计算的，事实上发生短路时反馈电压达不到1倍额定电压而且衰减速度很快，短路点流向电机的实际正序电流远小于计算值，故实际的I2M/I1M检测数值远大于1，I2S/I1S检测数值接近1。
此循环水泵电机采用国电南自公司生产的PSM692U电动机综合保护测控装置，可根据检测到的负序电流与正序电流的比值闭锁或者开放保护[4]，同时满足下列条件时，保护才启动：
其中I2—保护装置检测到得负序电流;I1—保护装置检测到得正序电流;Iop.2—负序电流保护整定值;T—负序电流条件满足持续时间;Top—负序电流保护延时。
3.4保护定值
电机额定电流：Ie=226（A）
CT变比：250/5
电机二次额定电流：Ie=4.52（A）
负序电流定值：Iop=2.26（A）
动作时限：Top=0.2（s）
3.5保护动作分析
故障点在电动机接线柱处，很显然属于内部故障，CT检测到的正序电流、负序电流是流向系统的。
由录波文件可知，三相短路故障前，故障相B相电流与故障相C相电流大小相等，相位相反。
由录波文件可知，故障电流约70A，根据文献[1]易得正序、负序电流如下式所示：
I1=I2=70/1.732=40.4（A）
很显然负序电流满足上述动作条件，但因电流速断保护时限较短，保护先动作，故障切除。
为检验负序电流保护得正确性，退出电流速断保护，并把负序保护时限改为0s，利用继电保护校验装置重现故障电流，负序保护正确动作。
4.结语
本文重点分析了某300MW机组循环水泵电动机负序电流保护的原理、动作情况，得出以下结论：
（1）、内部故障时，电动机保护检测到的负序电流分量小于正序电流分量，但接近正序电流分量;
（2）、外部故障时，电动机保护检测到的负序电流分量明显大于正序电流分量。
根据上述结论，可根据此特征闭锁或开放负序电流保护，可保证负序电流保护的选择性，减小保护延时，提高快速性。
参考文献：
[1]朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2002.
[3]胡虔生，胡敏强.电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2002.
[4]国电南京自动化股份有限公司.PS690U系列保护测控装置说明书.
作者简介：
江振生（1976-），男，广东普宁人，电气工程师，从事电力工程项目管理工作。
关键词：继电保护;负序电流保护;动作分析。
0 前言
本文对300MW机组某6kV电动机负序电流保护动作情况进行分析，为负序电流保护整定计算提供依据。
1 6kV电动机故障初步分析
2016年9月2日02：19：15，某300MW机组B循环水泵跳闸。
故障发生后，检查发现B、C相发生相间短路。结合录波文件分析，在短路80ms后，故障由相间短路发展至三相短路，电动机电流速断保护动作切除故障，属正确动作。
2 循环水泵保护装置动作情况分析
2.1 主要保护配置
循环水泵配置一台NEP998A数字式电动机综合保护装置，主要由以下保护功能：
电流速断保护：短路故障的主保护。
过电流保护：过电流运行时的主保护。
定时限负序过电流保护：两相短路的主保护。
负序反时限过流保护：非全相运行时的主保护。
堵转保护：机械卡涩时的主保护。
过负荷保护：长期过负荷时发出告警信号。
过热保护：不对称运行和过负荷运行的后备保护。
低电压保护：三相低电压时的保护。
2.2 动作情况分析
根据录波图分析，故障30ms后，速断保护启动并动作，负序电流保护启动，但未動作出口。同时查询并联运行电动机保护事件记录，未发现负序电流保护启动信号。
本文将从理论上分析负序电流保护的动作行为。
3 6kV电动机负序电流保护分析
3.1 不对称短路序电流分布
电力系统发生不对称故障后，会产生负序电流分量，本文仅分析两相短路时负序电流的分布情况，阐明电动机负序电流保护的原理。
3.1.1故障点正序、负序电流幅值
根据文献[1]，图1所示系统发生非接地相间短路时，故障点电流幅值如式1所示：
式中：I1—故障点正序电流幅值;I2—故障点负序电流幅值;U—系统额定相电压;Z1—故障点处综合正序阻抗，其值等于系统1正序阻抗与系统2正序阻抗的并联值，若系统2为无源负荷，则正序阻抗按无穷大计算;Z2—故障点处综合负序阻抗，其值等于系统1负序阻抗与系统2负序阻抗的并联值。
3.1.2负序电流分布情况
根据文献[2]，负序电流分配满足下式：
式中：I2S—系统1侧负序电流幅值;I2M—系统2侧负序电流幅值。
3.1.3正序电流分布情况
根据文献[1]，正序电流分布情况与短路点两侧电源电动势有关，如果系统2为负荷，则流向系统2侧的正序电流为零（忽略负荷电流），下文分析电动机机端相间短路时的电流分布情况。
3.2电动机短路正序、负序电流
现假设系统二为电动机，则其正序阻抗为Z1M，其负序阻抗为Z2M，根据文献[3]，其值满足以下关系：
显然，分析过程中可认为系统侧正序阻抗与负序阻抗相等。
如图2所示假设B、C发生相间故障，根据前文对负序电流分布进行分析。
图2. 电力系统两相非接地故障电流示意图
分析过程中，假设系统一侧正序阻抗Z1s阻抗与负序阻抗Z2s相等。
在上述假设条件下，考虑反馈电流（反馈电压按额定值）时，正序电流可由下式表示：
在上述假设条件下，考虑反馈电流（反馈电压按额定值）时，负序电流分别如下式所示：
很显然，电动机正序阻抗Z1M远大于系统1正序阻抗Z1s，假设Z1S为Z1M的N倍（0<N<1）。
根据前文分析可得到各阻抗之间关系，如下式所示：
由上式很显然可知，发生相间非接地短路时，流向系统侧和电机侧序分量电流有明显的特征区别。可利用本特征，判断是区内故障还是区外故障，根据判断结果闭锁或者开放负序电流保护，保证保护动作的正确性。
3.3保护逻辑
根据图2，故障点位于CT与电动机之间时，对电动机来讲是内部故障，其CT检测到的正序电流、负序电流为流向系统的电流;故障点位于CT与系统之间时，对电动机来讲是外部故障，其CT检测到的正序电流、负序电流为流向电动机的电流。
上文计算流向电机的正序电流时，反馈电压是按额定电压计算的，事实上发生短路时反馈电压达不到1倍额定电压而且衰减速度很快，短路点流向电机的实际正序电流远小于计算值，故实际的I2M/I1M检测数值远大于1，I2S/I1S检测数值接近1。
此循环水泵电机采用国电南自公司生产的PSM692U电动机综合保护测控装置，可根据检测到的负序电流与正序电流的比值闭锁或者开放保护[4]，同时满足下列条件时，保护才启动：
其中I2—保护装置检测到得负序电流;I1—保护装置检测到得正序电流;Iop.2—负序电流保护整定值;T—负序电流条件满足持续时间;Top—负序电流保护延时。
3.4保护定值
电机额定电流：Ie=226（A）
CT变比：250/5
电机二次额定电流：Ie=4.52（A）
负序电流定值：Iop=2.26（A）
动作时限：Top=0.2（s）
3.5保护动作分析
故障点在电动机接线柱处，很显然属于内部故障，CT检测到的正序电流、负序电流是流向系统的。
由录波文件可知，三相短路故障前，故障相B相电流与故障相C相电流大小相等，相位相反。
由录波文件可知，故障电流约70A，根据文献[1]易得正序、负序电流如下式所示：
I1=I2=70/1.732=40.4（A）
很显然负序电流满足上述动作条件，但因电流速断保护时限较短，保护先动作，故障切除。
为检验负序电流保护得正确性，退出电流速断保护，并把负序保护时限改为0s，利用继电保护校验装置重现故障电流，负序保护正确动作。
4.结语
本文重点分析了某300MW机组循环水泵电动机负序电流保护的原理、动作情况，得出以下结论：
（1）、内部故障时，电动机保护检测到的负序电流分量小于正序电流分量，但接近正序电流分量;
（2）、外部故障时，电动机保护检测到的负序电流分量明显大于正序电流分量。
根据上述结论，可根据此特征闭锁或开放负序电流保护，可保证负序电流保护的选择性，减小保护延时，提高快速性。
参考文献：
[1]朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2002.
[3]胡虔生，胡敏强.电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2002.
[4]国电南京自动化股份有限公司.PS690U系列保护测控装置说明书.
作者简介：
江振生（1976-），男，广东普宁人，电气工程师，从事电力工程项目管理工作。