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摘 要：传统纵联差动保护受电流互感器饱和特性的影响，实际应用中可能出现误动的情况。本文在与传统纵联差动保护相比较的基础上，分析研究了电动机磁平衡式差动保护的工作原理及性能特征。通过对电动机正常运行、起动、以及区内、外故障的分析，给出了磁平衡式差动保护的整定原则。研究表明磁平衡式差动保护能够大大提高电动机保护的灵敏性和可靠性。
关键词：电动机；纵联差动保护；磁平衡式差动保护；电流互感器；中性点不接地系统
一般对于容量为2000kW以上或容量虽小于2000kW，但电流速断保护灵敏度不满足要求的重要电动机，需要装设纵联差动保护，以反应电动机的相间短路故障。然而，传统纵联差动保护在出现外部故障时会有误动的情况，同时，大型电动机一般接入中性点不接地系统中，当电动机发生单相接地故障时，故障电流小，传统纵联差动保护不能动作，而磁平衡式差动保护接线简单，灵敏度和可靠性高，使用效果较好。
本文讨论了高压电动机纵联差动保护与磁平衡式差动保护的区别，对其原理进行了分析，并研究了磁平衡式差动保护的整定原则。
1 传统纵联差动保护
传统纵联差动保护原理接线示意图如图1：
二次差动回路中的差电流为：Iop=︳?1+?2 ︳（1）
电动机正常运行和外部故障时，电流互感器CT1、CT2二次侧回路差电流为零，保护装置不动作。而当电动机内部故障时，差电流很大，此时差动保护动作。显然，要实现电动机纵联差动保护，需要6个电流互感器和3个电流继电器。为了保证差动保护的灵敏性和外部故障的可靠性，纵联差动保护一般都采取比率制动方法。现场运行经验表明，传统纵联差动保护由于差动继电器两臂的电流互感器在电动机自起动过程中的暂态特性往往难以完全一致，导致不平衡电流增大，同时受电流互感器特性的影响，当CT进入饱和时，差流增大，可能会发生误动。
2 磁平衡式差动保护
磁平衡式差动保护，又叫自平衡式差动保护，是利用磁通平衡的原理，其一、二次原理接线示意图如图2：
由图可知，磁平衡式差动保护包含3个自平衡互感器及3个电流互感器。其基本原理是将进入电动机机端和中性点侧的同名相穿过同一个CT，利用磁势平衡原理实现差动保护。在电动机正常运行和启动过程中，流入各相始端的电流和流入中性点端的电流为同一电流，对于磁平衡电流互感器而言，该电流一进一出，互感器处于磁平衡，则二次侧不产生电流，保护不动作。当电动机内部出现相间短路或接地故障时，故障电流破坏了电流互感器的磁通平衡，二次侧产生电流，当电流达到整定值时启动电流继电器，保护正确动作。
正常运行及起动情况下，流過电动机各相磁平衡互感器一次侧的不平衡电流为各相等效对地电容电流，不平衡电流很小，整定值可以很低，区内故障时有很高的灵敏度，区外故障以及起动过程中具有很高的可靠性，性能优于纵联差动保护。
3 两种保护方案的比较
3.1 保护接线以及电流互感器方面
传统纵联差动保护中需要6个CT，接线复杂，价格较高，最大的缺点在于易引起误动；磁平衡式差动保护中只需要3个CT，接线简单、可靠，价格较低。
3.2 保护性能方面
传统纵联差动保护主要反应电动机内部的相间短路故障，其整定计算需要考虑躲过的最大不平衡电流，因此单相接地短路时由于故障电流太小，传统差动保护一般不具有足够的灵敏度动作于跳闸。同时，由于变电所一般离电动机的现场较远，中性点侧CT要承载过多电缆电阻负载，这样会使CT提前进入饱和，从而电流增大，传统纵联差动保护会误动作。
3.3 互感器装设位置
磁平衡互感器一般装设在电动机出线处，保护范围仅仅是电动机内部。而传统的电流纵差保护可以安装在供电电缆的开关柜出口处，因此其保护范围可以包含电动机以及供电电缆。
3.4 磁平衡式差动保护的实际应用
在大型电动机试车过程中，会出现诸多问题，磁平衡保护经常会受外部干扰而误动作，使电动机无法正常运行。因此，这就要求在磁平衡互感器二次侧接线时，要求一点接地，而不能采用多点接地，因为不同的接地点之间会形成压差从而形成环流，再加上外部干扰的叠加，使磁平衡保护误动作，建议在保证可靠性与灵敏性的前提下调高保护定值。这些措施都能极大地提高保护的可靠性，使电动机能够正常可靠地运行。
3.5 经济效益
磁平衡式差动保护在大型电动机上的应用，使电动机能够安全可靠的运行。从而保证了生产和电网的平稳运行。如果大型电动机没有磁平衡式差动保护，而仅有速断保护，当电机本体发生短路故障时，由于速断定值较大，不能及时的切断电源，会导致电机烧毁。而传统的纵联差动保护容易产生误动作，每次误动作都会造成几十万的经济损失。
参考文献
[1]脱子林，杨国旺.磁平衡差动保护在高压电机上应用与实践[A].2014钢铁企业设备故障远程诊断技术与无损检测交流会论文集[C].2014：125.
[2]脱子林.高压电动机差动保护的改进与应用[A].2011年全国钢铁企业供用电专业年会[C].2012：24.
（作者单位：大庆石化炼油厂）
关键词：电动机；纵联差动保护；磁平衡式差动保护；电流互感器；中性点不接地系统
一般对于容量为2000kW以上或容量虽小于2000kW，但电流速断保护灵敏度不满足要求的重要电动机，需要装设纵联差动保护，以反应电动机的相间短路故障。然而，传统纵联差动保护在出现外部故障时会有误动的情况，同时，大型电动机一般接入中性点不接地系统中，当电动机发生单相接地故障时，故障电流小，传统纵联差动保护不能动作，而磁平衡式差动保护接线简单，灵敏度和可靠性高，使用效果较好。
本文讨论了高压电动机纵联差动保护与磁平衡式差动保护的区别，对其原理进行了分析，并研究了磁平衡式差动保护的整定原则。
1 传统纵联差动保护
传统纵联差动保护原理接线示意图如图1：
二次差动回路中的差电流为：Iop=︳?1+?2 ︳（1）
电动机正常运行和外部故障时，电流互感器CT1、CT2二次侧回路差电流为零，保护装置不动作。而当电动机内部故障时，差电流很大，此时差动保护动作。显然，要实现电动机纵联差动保护，需要6个电流互感器和3个电流继电器。为了保证差动保护的灵敏性和外部故障的可靠性，纵联差动保护一般都采取比率制动方法。现场运行经验表明，传统纵联差动保护由于差动继电器两臂的电流互感器在电动机自起动过程中的暂态特性往往难以完全一致，导致不平衡电流增大，同时受电流互感器特性的影响，当CT进入饱和时，差流增大，可能会发生误动。
2 磁平衡式差动保护
磁平衡式差动保护，又叫自平衡式差动保护，是利用磁通平衡的原理，其一、二次原理接线示意图如图2：
由图可知，磁平衡式差动保护包含3个自平衡互感器及3个电流互感器。其基本原理是将进入电动机机端和中性点侧的同名相穿过同一个CT，利用磁势平衡原理实现差动保护。在电动机正常运行和启动过程中，流入各相始端的电流和流入中性点端的电流为同一电流，对于磁平衡电流互感器而言，该电流一进一出，互感器处于磁平衡，则二次侧不产生电流，保护不动作。当电动机内部出现相间短路或接地故障时，故障电流破坏了电流互感器的磁通平衡，二次侧产生电流，当电流达到整定值时启动电流继电器，保护正确动作。
正常运行及起动情况下，流過电动机各相磁平衡互感器一次侧的不平衡电流为各相等效对地电容电流，不平衡电流很小，整定值可以很低，区内故障时有很高的灵敏度，区外故障以及起动过程中具有很高的可靠性，性能优于纵联差动保护。
3 两种保护方案的比较
3.1 保护接线以及电流互感器方面
传统纵联差动保护中需要6个CT，接线复杂，价格较高，最大的缺点在于易引起误动；磁平衡式差动保护中只需要3个CT，接线简单、可靠，价格较低。
3.2 保护性能方面
传统纵联差动保护主要反应电动机内部的相间短路故障，其整定计算需要考虑躲过的最大不平衡电流，因此单相接地短路时由于故障电流太小，传统差动保护一般不具有足够的灵敏度动作于跳闸。同时，由于变电所一般离电动机的现场较远，中性点侧CT要承载过多电缆电阻负载，这样会使CT提前进入饱和，从而电流增大，传统纵联差动保护会误动作。
3.3 互感器装设位置
磁平衡互感器一般装设在电动机出线处，保护范围仅仅是电动机内部。而传统的电流纵差保护可以安装在供电电缆的开关柜出口处，因此其保护范围可以包含电动机以及供电电缆。
3.4 磁平衡式差动保护的实际应用
在大型电动机试车过程中，会出现诸多问题，磁平衡保护经常会受外部干扰而误动作，使电动机无法正常运行。因此，这就要求在磁平衡互感器二次侧接线时，要求一点接地，而不能采用多点接地，因为不同的接地点之间会形成压差从而形成环流，再加上外部干扰的叠加，使磁平衡保护误动作，建议在保证可靠性与灵敏性的前提下调高保护定值。这些措施都能极大地提高保护的可靠性，使电动机能够正常可靠地运行。
3.5 经济效益
磁平衡式差动保护在大型电动机上的应用，使电动机能够安全可靠的运行。从而保证了生产和电网的平稳运行。如果大型电动机没有磁平衡式差动保护，而仅有速断保护，当电机本体发生短路故障时，由于速断定值较大，不能及时的切断电源，会导致电机烧毁。而传统的纵联差动保护容易产生误动作，每次误动作都会造成几十万的经济损失。
参考文献
[1]脱子林，杨国旺.磁平衡差动保护在高压电机上应用与实践[A].2014钢铁企业设备故障远程诊断技术与无损检测交流会论文集[C].2014：125.
[2]脱子林.高压电动机差动保护的改进与应用[A].2011年全国钢铁企业供用电专业年会[C].2012：24.
（作者单位：大庆石化炼油厂）