SAI-3482D數(shù)字式同步電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置

一、概述

SAI3482D數(shù)字式電動(dòng)機(jī)后備保護(hù)裝置，用于 3-10KV 電壓等級(jí)高壓同步電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控，可在開(kāi)關(guān)柜就地安裝。

保護(hù)功能配置

l 電流速斷保護(hù)

l 過(guò)電流保護(hù)

l 零序接地保護(hù)

l 負(fù)序過(guò)電流保護(hù)

l 過(guò)熱保護(hù)

l 低壓保護(hù)

l 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

l 差動(dòng)保護(hù)

l 差速保護(hù)

l 失磁保護(hù)

l 失步保護(hù)

l 低功率保護(hù)

測(cè)控功能配置

l 11路強(qiáng)電遙信開(kāi)入采集

l 裝置失電告警，裝置事故信號(hào)，裝置告警信號(hào)

l 斷路器遙控分合

l 模擬量遙測(cè)：Ia、Ib（選配，訂貨時(shí)須注明）、Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、COSθ

二、保護(hù)原理說(shuō)明

2.1 啟動(dòng)時(shí)間元件

裝置測(cè)量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間Tstart的方法：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的相電流從零突變動(dòng)10%Ie時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到起動(dòng)電流過(guò)峰值后下降到120%Ie時(shí)為止，之間的歷時(shí)稱為T(mén)start。（Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流。）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成轉(zhuǎn)子過(guò)熱，當(dāng)裝置實(shí)際測(cè)量的起動(dòng)時(shí)間過(guò)整定的允許起動(dòng)時(shí)間Tstart時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。

同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流特性

2.2、過(guò)熱保護(hù)

綜合考慮了電動(dòng)機(jī)正序、負(fù)序電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，為電動(dòng)機(jī)各種過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)熱提供保護(hù)，也作為電動(dòng)機(jī)短路、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、堵轉(zhuǎn)等的后備。

用等效電流Ieq來(lái)模擬電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱效應(yīng)，即：

Ieq₌

式中：Ieq－等效電流

I₁－正序電流

I₂－負(fù)序電流

K₁－正序電流發(fā)熱系數(shù)，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中K₁＝0.5，啟動(dòng)完畢恢復(fù)K₁＝1

K₂－負(fù)序電流發(fā)熱系數(shù)，K₂=3～10,可取K₂＝6

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱模型，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作時(shí)間t和等效運(yùn)行電流Ieq之間的特性曲線由下列公式給出：

t＝τ×ln

式中：Ip-過(guò)負(fù)荷前的負(fù)載電流，若過(guò)負(fù)荷前處于冷態(tài)，則Ip＝0

I_∞－啟動(dòng)電流，即保護(hù)不動(dòng)作所要求的規(guī)定的電流極限值

τ－時(shí)間常數(shù)，反映電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷能力

這一判據(jù)充分考慮了電動(dòng)機(jī)定子的熱過(guò)程及其過(guò)負(fù)荷前的熱狀態(tài)。裝置用熱含量來(lái)表示電動(dòng)機(jī)的熱過(guò)程，熱含量與定子電流的平方成正比，通過(guò)換算，將其量綱化成反映電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力的時(shí)間常數(shù)τ。當(dāng)熱含量值達(dá)到τ時(shí)，裝置即跳閘。當(dāng)熱含量達(dá)到Ka×τ，發(fā)過(guò)熱告警信號(hào)，其中，Ka為告警系數(shù)，其取值范圍為：

根據(jù)電動(dòng)機(jī)可連續(xù)啟動(dòng)兩次的原則，每次啟動(dòng)其熱積累不應(yīng)大于50%跳閘值，所以當(dāng)熱積累值下降到50%以下時(shí)，裝置合閘閉鎖接點(diǎn)返回。過(guò)熱保護(hù)跳閘后，裝置的熱記憶功能啟動(dòng)，輸出接點(diǎn)一直閉合，直到熱積累值下降到50％以下，過(guò)熱合閘閉鎖接點(diǎn)返回，這時(shí)電動(dòng)機(jī)可以重新啟動(dòng)。緊急情況，要求立即啟動(dòng)時(shí)，可對(duì)裝置進(jìn)行熱復(fù)歸操作。

啟動(dòng)電流I_∞可按額定電流Ie的1.05～1.15倍整定。

發(fā)熱時(shí)間常數(shù)τ應(yīng)由電機(jī)廠提供，如果廠家沒(méi)有提供，可按下述方法進(jìn)行估算：

①如果廠家提供電動(dòng)機(jī)的熱限曲線或一組過(guò)負(fù)荷能力的數(shù)據(jù)，則按下式計(jì)算τ：

τ＝

求出一組τ后取較小的值。

②如已知堵轉(zhuǎn)電流I和允許堵轉(zhuǎn)時(shí)間t，也可由下式估算τ：

τ＝

③按下式計(jì)算τ：

τ＝

式中：θe為電動(dòng)機(jī)的額定溫升，K為啟動(dòng)電流倍數(shù)，θ₀為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的溫升，Tstart為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。

2.3、差動(dòng)速斷保護(hù)

當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)，動(dòng)作于出口繼電器。

其動(dòng)作條件如下：

其中 Id為差流，Isd為差動(dòng)速斷定值

2.4、比率差動(dòng)保護(hù)

本裝置采用常規(guī)比率差動(dòng)原理，動(dòng)作判據(jù)如下：

| Id |≥Iqd 當(dāng)Ir≦Ig時(shí)

| Id | - Iqd≥ K1 *| Ir - Ig | 當(dāng)Ir > Ig時(shí)

其中： Id 為差動(dòng)電流；

Iqd 為起動(dòng)電流；

Kzd為比例制動(dòng)系數(shù)；

Ir 為制動(dòng)電流；

Ig 為拐點(diǎn)電流；

設(shè)Ih為電動(dòng)機(jī)機(jī)端電流，Il為電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)電流；

則：差動(dòng)電流Id、制動(dòng)電流Ir 根據(jù)下式計(jì)算

Id = |Ih + Il|

Ir = |Ih - Il| / 2

程序中按相判別，任何一相滿足以上動(dòng)作判據(jù)時(shí)，差動(dòng)動(dòng)作，動(dòng)作特性如下圖所示。

差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性圖

其動(dòng)作邏輯如下：

2.5、低功率保護(hù)

低功率保護(hù)適用于母線上沒(méi)有其它負(fù)荷的情況，低功率保護(hù)由開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)閉鎖。低功率元件可由“控制字二”中選擇的“低功率跳閘”或是“低功率告警”。

2.6、失磁保護(hù)

采用異步邊界失磁阻抗圓作為主判據(jù)，另加負(fù)序電壓閉鎖共同構(gòu)成同步電動(dòng)機(jī)的失磁保護(hù)，負(fù)序電壓閉鎖可由“壓板投退”控制字中的“負(fù)序閉鎖失磁”投退。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和 TV 斷線時(shí)閉鎖失磁保護(hù)，失磁保護(hù)可以在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢時(shí)自動(dòng)投入，也可由壓板或外部接點(diǎn)控制投入，若采用壓板或外部接點(diǎn)控制投入，則必須將“功能選項(xiàng)”控制字中的“失磁投入方式”選為“手動(dòng)”。

2.7、失步保護(hù)

以檢測(cè)同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)角為主判據(jù)，同時(shí)加其靜穩(wěn)邊界曲線及低電流閉鎖共同構(gòu)成同步電動(dòng)機(jī)的失步保護(hù)，靜穩(wěn)邊界判別及低電流閉鎖功能可分別由“壓板投退”控制字中的“失步靜穩(wěn)判據(jù)”和“低流閉鎖失步”來(lái)投退。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和 PT 斷線時(shí)閉鎖失步保護(hù)，失步保護(hù)可以在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢時(shí)自動(dòng)投入，也可由壓板或外部接點(diǎn)控制投入，若采用壓板或外部接點(diǎn)控制投入，則必須將“功能選項(xiàng)”控制字中的“失步投入方式”選為“手動(dòng)”。失步保護(hù)可動(dòng)作于再整步回路或跳閘。

2.8、速斷保護(hù)

作為電動(dòng)機(jī)繞組及引出線發(fā)生相間短路時(shí)的主保護(hù)。當(dāng)機(jī)端（電源側(cè)）相電流值大于整定電流時(shí)，保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。

速斷保護(hù)電流整定值包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的速斷電流定值 Isdq和運(yùn)行中的速斷電流定值 Isd，Isdq可按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)荷下的起動(dòng)電流來(lái)整定，即：Isdq=kk×Iqd（式中：kk-可靠系數(shù)，可取為 1.3，Iqd-電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流）；Isd可按躲過(guò)區(qū)外短路故障時(shí)流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)整定，一般可取為Isdq的一半，即 Isd=0.5×Isdq。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，速斷電流定值自動(dòng)設(shè)定為 Isdq，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢，速斷電流定值自動(dòng)設(shè)定為 Isd，這樣，既可防止起動(dòng)過(guò)程中因起動(dòng)電流過(guò)大引起的誤動(dòng)，同時(shí)還能保證正常運(yùn)行中保護(hù)有較高的靈敏度。 速斷保護(hù)設(shè)有一段延時(shí)，當(dāng)延時(shí)整定為 0 時(shí)，即為瞬時(shí)動(dòng)作。若電動(dòng)機(jī)采用熔斷器-高壓接觸器（F-C）回路控制，則保護(hù)可經(jīng)設(shè)定的延時(shí)跳閘以躲過(guò)熔斷器熔斷時(shí)間。

2.9、 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)二段延時(shí) t1 和 t2，當(dāng)相電流大于整定值時(shí)，經(jīng)延時(shí) t1 發(fā)過(guò)負(fù)荷告警信號(hào)，經(jīng)延時(shí) t2 動(dòng)作于跳閘。

過(guò)負(fù)荷保護(hù)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)自動(dòng)退出，起動(dòng)結(jié)束后自動(dòng)投入。

2.10、零序過(guò)流保護(hù)

電動(dòng)機(jī)接地電流取決于供電系統(tǒng)接地方式。在不接地或高阻接地系統(tǒng)中，故障電流僅是幾安培，在中阻接地系統(tǒng)中為數(shù)百安培，在直接接地系統(tǒng)中將是更大的數(shù)值。對(duì)于具有高的接地故障電流水平的系統(tǒng)，如果三相都裝有電流互感器，零序電流可由三相電流之和取得。在大多數(shù)情況下，為了檢測(cè)低的接地電流，常常需要零序電流互感器來(lái)取得零序電流。因此，微機(jī)式電動(dòng)機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)為既可用兩相電流互感器加零序電流互感器的方式，也可用三相電流互感器的方式。

其動(dòng)作邏輯如下：

其中I0為零序電流，I0d為零序電流定值

2.11、過(guò)流保護(hù)

本裝置設(shè)定過(guò)流保護(hù)，當(dāng)電流大于整定電流且達(dá)到整定時(shí)間后，過(guò)流保護(hù)出口。

過(guò)流保護(hù)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)自動(dòng)退出，起動(dòng)結(jié)束后自動(dòng)投入。

其中Ia、Ib、Ic為相電流，In為電流定

2.12、負(fù)序過(guò)流

負(fù)序電流保護(hù)主要針對(duì)各種非接地性不對(duì)稱故障，如：電動(dòng)機(jī)發(fā)生某相斷相時(shí)，負(fù)序分量的大小因故障前的負(fù)荷率而不同，負(fù)荷率大于0.7時(shí)，健全相才能引起過(guò)電流，因此常規(guī)保護(hù)不能有效保護(hù)不對(duì)稱故障。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于供電電源的不對(duì)稱，存在一定的負(fù)序電流，該電流不會(huì)過(guò)30%Is，負(fù)序保護(hù)的整定應(yīng)能躲過(guò)此負(fù)序電流，即按0.3Is整定。動(dòng)作時(shí)間特性有兩種時(shí)限特性可選擇，選擇定時(shí)限和反時(shí)限，極端反時(shí)限動(dòng)作方程為：

其中： tp為時(shí)間系數(shù)，范圍是（0.05～1）

Ip為負(fù)序電流整定值

I為故障負(fù)序電流

t為跳閘時(shí)間

注意：整定值部分反時(shí)限時(shí)間為上面表達(dá)式中分子的乘積值，單位是秒，整定范圍是（0.4～80）。

2.13、低電壓保護(hù)

當(dāng)供電母線電壓短時(shí)降低或短時(shí)中斷時(shí)，為防止電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)使電源電壓嚴(yán)重降低，須在一些次要電動(dòng)機(jī)或不需自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)上裝設(shè)低電壓保護(hù)。當(dāng)相間電壓均低于整定電壓，保護(hù)經(jīng)整定的延時(shí)動(dòng)作。低電壓定值可按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的*DI電壓整定。低電壓保護(hù)可經(jīng)無(wú)流閉鎖﹑TWJ 位置閉鎖和 PT 斷線閉鎖，分別通過(guò)“壓板投退”控制字中的“無(wú)流閉鎖低壓（保護(hù)）”﹑“跳位閉鎖低壓（保護(hù)）”和“PT 斷線閉鎖（相關(guān)保護(hù)）”投退。為防止現(xiàn)場(chǎng)操作 TV 回路時(shí)低電壓保護(hù)誤動(dòng)作，可將裝置面板上的低壓保護(hù)投退開(kāi)關(guān)撥到退出位置。

2.14 數(shù)據(jù)記錄

功能同SAI318D。

2.15、遙信、遙測(cè)、遙控功能

功能同SAI318D。