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【摘 要】自平衡差动保护是近年来提出的一种新型差动保护，具有高可靠性、高灵敏度且设备投资较少等优点，尤其适用于石化企业的危险防爆场所。本文将对一台2300kW高压大功率电动机检修后差动保护频繁误动作故障案例，详细分析了故障原因及处理方法，并探讨了自平衡差动保护的应用优势。
【关 键 词】高压电动机；自平衡差动保护；防爆场所；误动作
【中图分类号】TV772【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0217-01
0 引言
2012年7月，中国石油辽阳石化分公司炼油厂一台功率为2300kW的高压防爆电动机经过检修返回现场，在调试运行过程中，由于差动保护频繁动作，导致电动机无法继续运行，急需清除故障以恢复电动机的正常运行性能。
1 故障查找
电气工程车间试验班赶到现场，了解情况后得知该台电动机刚刚经过检修，于是打开电动机端子盖，未见任何短路或其他异常；查看动力电缆，也未见任何绝缘损坏引起相间短路或相对地接地现象发生，其调试运行过程中在差动保护整定区域并未发生任何故障，相反差动保护却频繁动作并发出故障报警信号，于是初步诊断发电机保护装置存在误动作问题，即须找出电动机差动保护误动作的原因，并采取有效措施予以解决，则电动机差动保护频繁动作即可解除，才能确保设备安全、稳定的运行。
为了找出电动机差动保护误动作的原因，需要对差动保护原理接线图进行认真分析。电动机差动保护原理接线如图1所示。从图1可知，电动机纵差保护是由安装在供电电源断路器下端的一组电流互感器与电动机定子绕组中性点（此电动机为星形接法，动力电缆通过绕组首端、电流互感器，汇拢到中性点，位于电动机端子盖内）的一组电流互感器，当这两组电流互感器产生的不平衡电流超过保护整定值时，启动差动保护。若在正常工作或保护区域外部故障时，流进这两组电流互感器的电流相等，产生的差流（不平衡电流）为零，保护不启动。保护装置误动作大致可能原因有如下：（1）电流互感器极性及二次接线存在接线错误。保护应是两组电流互感器的差流，如果极性或二次接线接反，就是两个电流之和。（2）差动继电器本体存在故障，可能导致误动作。（3）保护整定值设置不当。如果保护整定值有人误动过，设置偏小可能导致误动作。（4）电动机运行环境中的其他干扰因素，引起不平衡电流增大，导致差动保护装置频繁动作。
围绕电动机可能出现误动作的上述4个原因，经逐一排查发现该大功率电动机差动保护频繁误动作的原因是：保护用电流互感器接线错误引起不平衡电流增大，导致保护装置误动作，且该电动机采用另外一种新型差动保护——自平衡差动保护[1]。
2 故障原因分析及处理
2.1 故障原因分析
自平衡差动保护电路仅由一组电流互感器实现，电源进线穿入电流互感器，经过电动机定子绕组再折回来，回穿过电流互感器，汇集到中性点，其保护接线原理如图2所示[2]。从图2可知，正常情况下，流进和流出电流互感器电流的相量和为零，磁通平衡，在二次侧不会感应产生电流，保护装置不动作。但由于该2300kW大功率高压电动机经过检修，其动力电缆与端子间接线在拆卸检修后，组装恢复接线过程中出现接线错误，导致只有电源进线穿入电流互感器，定子绕组末端至中性点连线没有回穿过电流互感器，因此在贯穿式电流互感器中的磁通不平衡，感应出不平衡电流。这样即便电动机在正常无故障运行工况下也会存在不平衡电流，一旦不平衡电流值达到差动保护的启动值时，差动保护装置就会出现误动作问题。
2.2 故障处理
在排除该2300kW电动机存在其它故障后，于是对电动机存在的接线错误进行更正调校。重新接引动力电缆，更正接线，即：将电源进线与绕组中性点折回线都穿过电流互感器后，检查校验电流互感器极性、二次接线，准确无误，校验差动保护整定值，进行模拟传动试验，保护装置能够正确动作。在故障排除后，重新将电动机并入供配电网进行试运行，电动机通电试运转成功，保护装置频繁动作故障消失，运行各项技术指标正常，于是判断电动机存在的故障得到有效解决。
3 结束语
在这次故障处理过程中，除了快速准确排除故障，恢复电动机的正常运行外，还发现该电动机所采用的新型自平衡差动保护与常规差动保护相比存在诸多优势，具体表现在以下多个方面：
（1）节省设备投资。大多数情况下，电动机控制保护屏柜距离现场电动机较远，由此两组电流互感器之间的二次联线较长，而新型自平衡差动保护其接线简单，减少一组电流互感器和大量二次接线，可以节约大量控制线耗用，给安装和维护带来极大便利。
（2）动作灵敏度更高。少一组电流互感器，解决了原来两组电流互感器（即使是同一厂家，同批产品也存在差异，所以几乎不能避免差异。）特性参数不一致、不匹配等产生误差的问题，整定值按躲过同一系统中其他线路发生单相接地时流过自平衡电流互感器的电容电流来整定，灵敏度更高，保护更可靠。
（3）提高了防爆性能。一组电流互感器巧妙地安装在电动机端子箱内，结构紧凑，满足了更高的防爆要求，更适合于增安型防爆电动机，在石化企业危险场所使用效果较好。
建议推广应用这种新型差动保护，尤其对于一些重要大型高压电动机的差动保护，要优先选用或者改造后采用自平衡差动保护，这样可以大大提高差动保护动作的可靠性和灵敏度。
参考文献
[1] 吴小峰，田玉英，蔡翠佳.浅谈自平衡差动保护在高压电机中的应用--以大庆石化公司水气厂为例[J]，科技促进发展，2012，（08）：73-74
[2] 梁永胜.自平衡差动保护在我厂增安型高压电机上的应用[J]，电工技术，2007，（06）：21-22
【关 键 词】高压电动机；自平衡差动保护；防爆场所；误动作
【中图分类号】TV772【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0217-01
0 引言
2012年7月，中国石油辽阳石化分公司炼油厂一台功率为2300kW的高压防爆电动机经过检修返回现场，在调试运行过程中，由于差动保护频繁动作，导致电动机无法继续运行，急需清除故障以恢复电动机的正常运行性能。
1 故障查找
电气工程车间试验班赶到现场，了解情况后得知该台电动机刚刚经过检修，于是打开电动机端子盖，未见任何短路或其他异常；查看动力电缆，也未见任何绝缘损坏引起相间短路或相对地接地现象发生，其调试运行过程中在差动保护整定区域并未发生任何故障，相反差动保护却频繁动作并发出故障报警信号，于是初步诊断发电机保护装置存在误动作问题，即须找出电动机差动保护误动作的原因，并采取有效措施予以解决，则电动机差动保护频繁动作即可解除，才能确保设备安全、稳定的运行。
为了找出电动机差动保护误动作的原因，需要对差动保护原理接线图进行认真分析。电动机差动保护原理接线如图1所示。从图1可知，电动机纵差保护是由安装在供电电源断路器下端的一组电流互感器与电动机定子绕组中性点（此电动机为星形接法，动力电缆通过绕组首端、电流互感器，汇拢到中性点，位于电动机端子盖内）的一组电流互感器，当这两组电流互感器产生的不平衡电流超过保护整定值时，启动差动保护。若在正常工作或保护区域外部故障时，流进这两组电流互感器的电流相等，产生的差流（不平衡电流）为零，保护不启动。保护装置误动作大致可能原因有如下：（1）电流互感器极性及二次接线存在接线错误。保护应是两组电流互感器的差流，如果极性或二次接线接反，就是两个电流之和。（2）差动继电器本体存在故障，可能导致误动作。（3）保护整定值设置不当。如果保护整定值有人误动过，设置偏小可能导致误动作。（4）电动机运行环境中的其他干扰因素，引起不平衡电流增大，导致差动保护装置频繁动作。
围绕电动机可能出现误动作的上述4个原因，经逐一排查发现该大功率电动机差动保护频繁误动作的原因是：保护用电流互感器接线错误引起不平衡电流增大，导致保护装置误动作，且该电动机采用另外一种新型差动保护——自平衡差动保护[1]。
2 故障原因分析及处理
2.1 故障原因分析
自平衡差动保护电路仅由一组电流互感器实现，电源进线穿入电流互感器，经过电动机定子绕组再折回来，回穿过电流互感器，汇集到中性点，其保护接线原理如图2所示[2]。从图2可知，正常情况下，流进和流出电流互感器电流的相量和为零，磁通平衡，在二次侧不会感应产生电流，保护装置不动作。但由于该2300kW大功率高压电动机经过检修，其动力电缆与端子间接线在拆卸检修后，组装恢复接线过程中出现接线错误，导致只有电源进线穿入电流互感器，定子绕组末端至中性点连线没有回穿过电流互感器，因此在贯穿式电流互感器中的磁通不平衡，感应出不平衡电流。这样即便电动机在正常无故障运行工况下也会存在不平衡电流，一旦不平衡电流值达到差动保护的启动值时，差动保护装置就会出现误动作问题。
2.2 故障处理
在排除该2300kW电动机存在其它故障后，于是对电动机存在的接线错误进行更正调校。重新接引动力电缆，更正接线，即：将电源进线与绕组中性点折回线都穿过电流互感器后，检查校验电流互感器极性、二次接线，准确无误，校验差动保护整定值，进行模拟传动试验，保护装置能够正确动作。在故障排除后，重新将电动机并入供配电网进行试运行，电动机通电试运转成功，保护装置频繁动作故障消失，运行各项技术指标正常，于是判断电动机存在的故障得到有效解决。
3 结束语
在这次故障处理过程中，除了快速准确排除故障，恢复电动机的正常运行外，还发现该电动机所采用的新型自平衡差动保护与常规差动保护相比存在诸多优势，具体表现在以下多个方面：
（1）节省设备投资。大多数情况下，电动机控制保护屏柜距离现场电动机较远，由此两组电流互感器之间的二次联线较长，而新型自平衡差动保护其接线简单，减少一组电流互感器和大量二次接线，可以节约大量控制线耗用，给安装和维护带来极大便利。
（2）动作灵敏度更高。少一组电流互感器，解决了原来两组电流互感器（即使是同一厂家，同批产品也存在差异，所以几乎不能避免差异。）特性参数不一致、不匹配等产生误差的问题，整定值按躲过同一系统中其他线路发生单相接地时流过自平衡电流互感器的电容电流来整定，灵敏度更高，保护更可靠。
（3）提高了防爆性能。一组电流互感器巧妙地安装在电动机端子箱内，结构紧凑，满足了更高的防爆要求，更适合于增安型防爆电动机，在石化企业危险场所使用效果较好。
建议推广应用这种新型差动保护，尤其对于一些重要大型高压电动机的差动保护，要优先选用或者改造后采用自平衡差动保护，这样可以大大提高差动保护动作的可靠性和灵敏度。
参考文献
[1] 吴小峰，田玉英，蔡翠佳.浅谈自平衡差动保护在高压电机中的应用--以大庆石化公司水气厂为例[J]，科技促进发展，2012，（08）：73-74
[2] 梁永胜.自平衡差动保护在我厂增安型高压电机上的应用[J]，电工技术，2007，（06）：21-22