吴桂林 罗荣 朱华 陈维
湖北三宁化工股份有限公司。443206，湖北宜昌
【摘 要】随着经济不断发展，大工业化生产越来越密集，用电需求也越来越大。大型高压电动机作为昂贵的电气主设备在各行各业尤其在化工厂等大企业得到广泛的应用。若该电动机烧毁，将严重影响生产的正常进行，造成巨大的经济损失，因此必须对其提供完善的电机保护功能。现有电动机综合保护装置主要针对10kV高压电动机，为其提供电流速断、热过载反时限过流、两段式定时限负序、零序电流、转子停滞、启动时间过长，频繁启动等基本保护功能。而在实际应用中电动机大多数故障，表现在电机接线盒接线，因长时间运行电机的脉振造成松动放电引起，这些基本保护则无法满足其内部故障时对保护灵敏度与速动性的要求，因而引发灾难性故障发生，研制加装综合保护装置，很有必要为高压电动机提供更可靠更灵敏的保护措施。按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062的要求：本文就10kV的电机装设的纵差保护实际运用分析探讨。
【关键词】电力系统 设备选用 差动保护
1、纵差保护探讨
目前，市面上各类微机保护装置由于技术的传承与更新而层出不穷，文中就国电南瑞科技股份有限公司装置NSR-3661电机保护测控在实现10kV高压电动机的纵差保护，应用启示来进行探讨，横差保护在配电系统中电动机的实际运用较少，在此就不再叙述。
一般情况下，如下图1为纵差最基本的原理接线方式。电动机中性点侧与靠近电源出口端断路器处装设两组同一型号规格的电流互感器TA4和TA3。两组电流互感器之间，即为纵差保护区，包含运行电缆和电机引线头接线、电机绕组等。
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NSR-3661电动机保护测控装置差动保护主要分为差动速断和比率差动保护。差动速断保户是电动机相间短路的主保护，在对象发生严重内部故障时，能够快速动作。比率差动保护是在对象发生轻微内部故障时能够快速动作。
我们可以准确的在电动机保护测控装置上查看Ia（A相电流）、Ib（B相电流）、Ic（C相电流）、IaT（尾部A相电流）、IbT（尾部B相电流）、IcT（尾部C相电流）、Ida（A相差动电流）、Idb（B相差动电流）、Idc（C相差动电流）。
电流互感器TAL3检测Ia、Ib、Ic电流极性由P2流向P1。 中性点电流互感器TAL4检测IaT、IbT、IcT电流极性由P1流向P2。下列值均基于理论计算，实际电流互感器检测的三相电流值会有细微差异。
电动机正常启动后后，︱Ia︱=︱Ib︱=︱Ic︱=︱IaT︱=︱IbT︱=︱IcT︱=︱I相︱
当Ia=︱Ia︱∠0?Ib=︱Ib︱∠-120?Ic=︱Ic︱∠120?时，
∴IaT=︱IaT︱∠180? IbT=︱IbT︱∠60? IcT=︱IcT︱∠-60?
Ida=Ia+IaT=0 Idb=Ib+IbT =0 Idc=Ic+IcT=0
当差动电流异常时，可分为以下几种情况讨论：
、当电流互感器TA3、TA4二次S1和S2存在接反情况时（以3TA,A相TAL1 3S1和3S2存在接反情况为例）：当TAL1 3S1引线接到NSR-3661装置的105端子, TAL1 3S2引线接地。
此时NSR-3661装置检测到的电流Ia=︱Ia︱∠180?
Ida=Ia+IaT=︱Ia︱∠180?+︱IaT︱∠180?=2︱I相︱
即差动电流Id值等于相应相电流的2倍。同理其它相和电流互感器极性接反都会造成相应相差动电流等于相应相电流值的2倍。
、当电流互感器TA3、TA4的二次端子存在换相情况时，（以3TA,A相TAL1 3S2和C相TAL3 3S2存在接反情况为例）：
当A相TAL1 3S2引线接到NSR-3661装置的109端子，C相TAL3 3S2引线接到NSR-3661装置的105端子。此时NSR-3661装置检测到的电流：
Ia=︱Ic︱∠120?，Ic=︱Ia︱∠0?
Ida=Ia+IaT=︱Ic︱∠120?+︱IaT︱∠180?=√3︱I相︱∠150?
Idc=Ic+IcT=︱Ia︱∠0?+︱IcT︱∠-60?=√3︱I相︱∠-30?
即差动电流Id的值等于相应相电流的√3倍。同理其它相和电流互感器换相均会造成相应差动电流等于相应相电流值的√3倍。
、当电流互感器TA3、TA4的二次端子存在同时换相和极性接反情况时，（以3TA,A相TAL1 3S1和3S2存在接反情况和3TA,A相TAL1 3S2和C相TAL3 3S2同时存在接反情况）：
当TAL1 3S1引线接到NSR-3661装置的109端子，TAL1 3S2引线接地，TAL3 3S2引线接到NSR-3661装置的105端子。此时NSR-3661装置检测到的电流
Ia=︱Ic︱∠120?，Ic=︱Ia︱∠180
Ida=Ia+IaT=︱Ic︱∠120?+︱IaT︱∠180?=√3︱I相︱∠150
Idc=Ic+IcT=︱Ia︱∠180?+︱IcT︱∠-60?=︱I相︱∠120
即差动电流Ida的值等于相应相电流的√3倍，差动电流Idc的值等于相应相电流的值。可判断故障为极性接反和相序接错的情况。
2、分析探讨及应用
在调试正常后电流互感器二次进出线首先是接正确的，保护装置的逻辑矢量和计算也是正确的，如出现下列故障显示情况：
电流信号线断裂；
差动保护区域发生了大电流的情形；
因保护装置本身故障，发生保护误动作等等。
分析上述三种模式：
、该装置内部通过检测数据分析有电流控制信号断线保护，会屏蔽断线后，一般不会发生可能发生的误动，所以说，在装置被正常检测是正常的情形下，这种发生的几率是很小的。
、从图1和图2、3接法中可以看出，保护装置肯定要动作。
、对装置进行检测，是否为环境腐蚀元器件了？还是其它原因，只有溯源清楚了，再才能判别装置是否是本身的问题。
由以上分析可知：纵差保护装置主要用于配电系统中首、尾端电流保护，起始电流均是同相同源，在引入微机装置后能自动有效计算处理、分析、报文、输出，处理速度相当快，规避事故扩大，以致于大规模运用较广，实际效果显著。
在实际应用中，该差动保护主要因为电机现场与高压开关柜间距离不是很远，主要用电流信号直接对接，除现场因共用电缆通道外有点干扰外，测量保护的准确性很高，接线方式安装简洁，维护检查方便，投资省，保护准确，一举多得，实为一种可靠的保护方式值得推广。
作者简介：
吴桂林 男 1967年生，高级工程师 湖北三宁公司聘为首席电气智能技术专家，石化系统聘为电气专家，省市财政厅、发改委、安监局、科技局、消防等专家库成员，从事电气技术工作三十余年，有独立的电气大师工作室，潜心研究电气领域新动向及新技术应用，在电气控制领域，取得26项实用型专利技术和9项电气控制发明专利，在国内多家著名电气期刊上发表数篇论文。
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