程少帅
辽宁省石油化工规划设计院有限公司 辽宁沈阳 110000
摘要：目前，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，高压电动机在化工企业中的应用日趋广泛，在生产过程中电动机的主要功能是作为原动机带动设备传送线的正常运转。在日常生产中，要想保证电动机正常、可靠的运行，在拥有一台制造工艺先进及生产技术过硬的电动机的前提下，还需要可靠地供电线路，同时配合“四性”优良的继电保护装置。本文将针对某化工企业生产装置中一台大功率的10KV电动机的电缆故障，分析电缆线路故障对电动机的运行影响，以及可靠的继电保护装置对电动机正常运行的重要性。关键词：高压电动机、接地故障、继电保护装置、电缆终端头、电缆绝缘。
关键词：电动机；差动保护；误动原因；二次负载；互感器
引言
高压电动机随着运行年限越来越长，电动机绝缘水平会出现下降，而近些年高压电动机时常出现线圈端部引出至接线盒的电缆引线绝缘损坏、击穿、破损的现象。严重影响装置运行的连续性，影响生产。设备管理是企业生产环节的重中之重，通常把提高化工工艺水平、改善工艺流程、改进测量精度等作为提高质量的手段；近几年随着化工装置运行的年限越来越长，时间越来越久，装置上所采用的设备、材料本身质量有所下降而没有引起我们的足够重视。
1简述高压电动机差动保护原理
对高压电动机进行差动作误动保护分析时，其基本原理以对电动机末端电流检测为基础，通过比较末端电流、始端电流的相位值、幅值为基础参考，即在运作过程中若电流流入量与电动机流出量相同，则保护不动作。若二者产生差值、电动机出现内部故障，短路问题存在时，保护功能自动启动。为高效的的实现此保护，需要对出口端断路器、电动机中性点侧安装同一型号的电流互感器，以此保证电流变化成相同规律与趋势。从而以纵横差形式确定不同互感器电流之间的变化，确定差动保护参数。将循环电流接线安放在电流互感器二次侧。以同级性相串联的方式将两端电流互感器进行连接，实现电流互感器之间二次侧异性极相连，电流继电器通常以并联的形式接入电路系统中，此时可通过检测继电器两端电流并根据线圈中的电流进行判断，确定互感器的二次电流，此时继电器可将两侧互感电流之差反应出来，因以电流差实现动作可称之为差动继电器。电动机纵联差动保护在中性点不接地系统供电网络中可以两相式接线，主要由差动继电器、电流继电器各两个构成。若使用DL-11型继电器，为避免电动机启动出现暂态电流，可设置0.15秒的延时动作防止出口跳闸。若系统采用微机保护装置，仅需将CT接入保护装置中，保证末端检测的准确性。
2高压电动机电缆故障分析及解决方案
2.1高压电机引线绝缘加强的可行性和可操作性
高压电动机出厂时的引线一般采用的是JBHF-10KV-35mm2，铜芯橡皮绝缘氯丁护套电机绕组引接软电缆。橡皮绝缘根据材料不同耐温不同，根据电机的绝缘等级（通常F级居多）可以判断用的橡皮绝缘材料是EPDM橡皮绝缘料，以三元乙丙橡胶为基料，加入各种助剂。在通常情况下绝缘材料在使用过程中，会发生化学变化和物理变化，使绝缘物变脆、出现裂纹，绝缘性能和机械强度下降，这种现象称为绝缘老化。引起老化的因素很多，但主要因素是热的因素。高压电动机的引线电缆室不可避免地与电动机金属部位接触，机壳、铁芯等位置，在电机运行时发生震动，会使引线与电机金属接触部位很快出现磨损，绝缘失去保护层，加速绝缘的老化。加强外层绝缘的保护、减少与金属的接触，可有效减少此类故障。
具体操作如下：①打开高压电动机的接线盒，露出引线；②将引线上的灰尘除掉，清理干净，截取与引线长度等长的高压热缩管，将引线热缩，三相引线全部这样处理；③再检查接线盒底部是否有锈蚀的痕迹，不但要求除锈，而且要在这个部位涂刷一层绝缘清漆；④绝缘子拆除进行涂刷防污闪涂料PRTV，待干燥后再装配；⑤电机装配后进行预防性试验，保证合格后方可投入使用。这一系列措施用于加强绝缘与金属的隔离并加强绝缘的保护层。电机的运行环境也很重要。例如水泵房的运行环境温度就比较高，一些水泵电机的运行环境温度可能达到40℃左右，对设备运行本身危害就比较大。为降低设备运行的环境温度，可采取加强通风等措施。
2.2差动保护误动解决方法
针对本次电动机启动过程中差动保护误动的原因：由于电流互感器二次负载不匹配，使中性点测电流互感器过饱和而开关柜侧电流互感器未饱和，而产生的不平衡电流。可采用提高差动电流的制动系数来躲过，但这样会降低保护在正常运行时的灵敏度，并且电动机的启动暂态过程比较复杂，所以这种方法不可靠。为了解决这一问题，调试人员首先要检查互感器接线是否正确，极性是否接反，电缆绝缘是否满足要求，保护整定值是否正确，排除了这些因素之后，再分析互感器的工作特性。如果是因为回路电阻相差太大，而降低电动机中性点侧电流互感器二次侧的电阻抗，可采用增大电流回路截面积或选用变比数值更大的电流互感器的方法。项目现场，没有比值更大的合适的电流互感器，调试人员在电机尾部CT增设一根4mm2电缆，并将所有的导线接头重新复紧。再次启动电机，观察差流数值，数值较增设电缆前启动时的动态数据小了很多，并能躲过设定的差动门槛电流，电机成功启动。经过现场多次试验以及后期设备的连续运行，差动保护没有出现误动情况。
2.3启动电动机存在的误动作分析
非周期谐波分量的影响导致电动机启动过程中，存在较大的电流波动，一般为额定电流的6-8倍。电动机若作为风机使用，需要考虑电动启动所消耗的时长，设计电动机差动作保护时需要注意对此类风险进行预测。若设计过程中，对误差动作考虑不周，会增加误动作发生几率。从电流互感器二次负载角度来看，低转速时启动过程中，电动机中电流增加，两侧电流互感器存在一定的电流差异性，进而导致差动保护动作。增加电动机运行的不平稳性，导致误动甚至拒动现象发生。设计运转线路时，因电源柜与电动机安装位置相距较远，即使两侧电流互感器特性相同，二次侧负载仍差距较大，差动保护误动作的几率大大增加。此时检测二次测负载值,即使一次测电流相同，也会发生电流互感器不同饱和度的问题，导致差动保护误动作。由此可见，导致电机差动保护动作的原因包括：电流互感器两次测负载不同，中性点侧与开关柜侧电流饱和不相匹，因电流不平衡导致误动。针对上述问题，在检测高压电动机运转情况时，可采用减少电流不平衡的方式降低启动电动机时产生的差动保护误动作发生的几率。
结语
分析试验结果发现，重新制作电缆终端头后试验数据有了明显的改善，故障相电缆泄漏电流仅为1.0uA，且三相泄漏电流相差不大。由于试验的环境温度不同及个人操作习惯的差异，虽然相比第一次耐压试验三相泄漏电流均有所升高，但保持在正常范围之内，已能满足电缆日后长周期的带负荷运行。故障处理结束后，检查现场设备及配电设备无其他异常后，操作人员对电动机开机试运正常。
参考文献
[1]金福鑫.论大型高压电动机软起动下差动保护及电动机接线方法的最优化配置[J].电气应用,2017,36(19):25-28.
[2]石生旺.电动机差动保护误动分析与改进措施[J].电气技术,2017(6):136-139.
[3]张延林,王鹏,韩英杰,樊予胜,刘政.变频电动机差动保护的研究与应用[J].华电技术,2017,39(4):8-10，77.