高壓電動機與高壓電力電容器微機保護有關問題分析

1 高壓電動機的應用范圍

工業(yè)建筑供配電系統(tǒng)高壓電動機應用的比較多，大中型民用建筑供配電系統(tǒng)高壓電動機主要用于大功率的冷凍機、水泵與風機等。合理采用高壓電動機有利于節(jié)約電能。但功率比較大時直接起動會引起變電站母線電壓驟降，需要采取電抗器或水阻等降壓起動措施；有時還需要設置高壓電容器進行無功功率補償。由于制造工藝水平提高，6kV高壓電動機已經(jīng)很少采用。

2 高壓電動機微機保護

高壓電動機微機保護的功能比較強，除速斷、過電流與過負荷（定時限與反時限）保護外，還有負序過電流（通過計算，用于斷相保護）、定子接地保護（零序過電流與零序過電壓）、過電壓、復合低電壓（判電壓與電流）、起動保護、熱保護、堵轉(zhuǎn)保護、失磁保護（用于同步電動機）以及非電量保護（電動機故障跳閘）等。設計規(guī)范規(guī)定容量在2000kW以上的高壓電動機還需要設置差動保護。

3 高壓電動機微機保護需要討論的幾個問題

3.1 對于電源中性點不接地的三相三線制供配系統(tǒng)，負序過電流只能通過三相電流計算來判斷，此時零序電流互感器測量不出三相負荷不平衡電流。
3.2 復合低電壓保護，判電壓外還需要判電流，低電壓保護與失壓保護是有區(qū)別的。低電壓保護在電壓低于整定值，電流大于電流整定值時，才需要跳閘。電壓低于整定值，高壓電動機處于小負荷運行，電流不大于電流整定值時，不一定需要跳閘，可以只報警不跳閘。
失壓保護是在電源斷電時，需要跳閘。判電壓外也需要判電流，電壓為零，如果電流不為零，或不小于某一值，說明電壓測量回路有故障，可以只報警不跳閘。只有在電壓為零，小于某一值時，失壓保護才跳閘。失壓保護除用于電源進線備自投電源斷電時跳閘外，電源斷電后需要切除的不允許自起動的高壓電動機。

4 高壓電動機微機差動保護需要討論的幾個問題

4.1 設計規(guī)范規(guī)定容量在2000kW以上的高壓電動機還需要設置差動保護。因為電動機容量大保護整定比較困難。采用微機保護后，保護功能得到加強，精度也提高很多。差動保護如何設置就需要討論。具了解國外差動保護采用比較少，進口的一些高壓電動機有時中性點不引出來，就無法實現(xiàn)差動保護，電氣設計時應注意。
4.2 高壓電動機差動保護比率制動
Y型接線的高壓電動機中性點側不可能有外部短路故障，電流互感器的型號和規(guī)格也不會有區(qū)別。差動保護范圍內(nèi)發(fā)生短路事故，電源側電流互感器可以測量出短路電流，中性點側電流互感器測量不出短路電流。電動機起動電流比較大，電源側保護范圍以外發(fā)生短路事故時，電動機會向外輸出短路電流。電源與中性點側電流互感器都可以測量出起動與短路電流。，但電源與中性點側電流互感器的型號和規(guī)格相同時，飽和引起測量誤差不會太大。此時需要利用比率制動，但比率制動的整定計算與變壓器差動保護有一定區(qū)別。
也可以用采用判合閘的方案來躲過起動電流對差動保護、電流速斷與過電流保護的影響。Y型接線的高壓電動機不應有繞組組別，△型接線的高壓電動機有繞組組別，可以通過軟件來修正，也可以通過電源與中性點側電流互感器二次側接線來修正。

5 高壓電動機微機差動保護外部接線

5.1 高壓電動機需要差動保護保護時，仍然需要后備保護，因此需要差動保護保護（主保護）與備保護兩個微機保護裝置。有些高壓電動機微機保護將差動保護（主保護）與備保護結合在一起，合并為一個保護裝置。如果將外部接線進行調(diào)整，保護裝置接線可以得到簡化。
5.2 高壓電動機需要微機差動保護時，電源側電流互感器有測量與保護兩個二次側繞組，測量繞組不進入保護裝置，單獨接一相或三相電流表，用來觀察起動電流與起動時間。保護繞組接到保護裝置的測量輸入端子上，再將中性點側電流互感器的保護繞組接到保護裝置的保護輸入端子上。保護裝置的測量輸入就可以減少。
5.3 設計時應選用二次側額定電流為1A的電流互感器，這樣中性點側電流測量的電纜就可以與控制電纜用一根每芯截面為1.5平方毫米的電纜。因為二次側額定電流為1A的電流互感器比二次側額定電流為5A的電流互感器，負載能力加大了25倍。電流互感器比二次側額定電流為1A時，保護裝置的模擬量輸入值與參數(shù)設置都會有所變化。

6 高壓電動機微機零序差動保護

6.1 對于電源中性點不接地的供配電系統(tǒng)，安裝零序電流互感器可以測量出三相不平衡對地電容電流。在其保護范圍內(nèi)發(fā)生單相接地故障后，三相不平衡對地電容電流加大，方向也發(fā)生變化，可以用來進行單相接地保護。
6.2 高壓電動機的電源側與中性點側分別各安裝三相電流互感器，三相電流互感器的二次側都接成星星接線。如果將兩組三相電流互感器的二次側星星接線的中性線，分別引到高壓電動機微機保護的端子后，再反向穿過高壓電動機微機保護內(nèi)部的小零序電流互感器，就可以實現(xiàn)高壓電動機微機零序差動保護。
6.3 也可以在高壓電動機的電源側與中性點側分別安裝零序電流互感器。再將電源側與中性點側零序電流互感器的輸出，分別引到高壓電動機微機保護的端子后，再反向穿過高壓電動機微機保護裝置內(nèi)部的小零序電流互感器，可以測量出零序電流的差值，實際上是三相不平衡對地電容電流差值。在其保護范圍內(nèi)發(fā)生單相接地故障后，可以起到保護作用，電源中性點不接地的供配電系統(tǒng)越大，對地電容電流越大，保護就越靈敏。高壓電動機零序差動保護能否完全代替高壓電動機差動保護，需要進行討論。

7 高壓電力電容器微機保護

7.1 工業(yè)與民用變配電站高壓電動機比較多時，需要采用高壓電容器進行高壓無功補償。一般無功補償容量不會特別大�，F(xiàn)在有成套的高壓電容器柜供選用，一次接線選用星星接線，保護比較簡單一些。
7.2 高壓電力電容器一次接線為雙星星時，在兩個星星中性點連接線上安裝零序電流互感器后，接到高壓電力電容器微機保護裝置的不平衡電流保護端子上，就可以實現(xiàn)不平衡電流保護。當內(nèi)部有電容器發(fā)生故障后，中性點電位就會發(fā)生漂移而產(chǎn)生電流，安裝在兩個星星中性點連接線上的電流互感器就能夠感應出電流。此電流大于保護動作電流時，就可以進行不平衡電流保護報警或跳閘。
7.3 高壓電力電容器一次接線為三角形時，需要在三角形的三個臂上各安裝一個電流互感器，再將三個電流互感器二次側接成開口三角形，然后再接到高壓電力電容器微機保護裝置的不平衡電流保護端子上，也可以實現(xiàn)不平衡電流保護，此時需要多安裝兩個零序電流互感器。
7.4 高壓電力電容器微機保護裝置有不平衡電壓保護，可以判母線三相電壓不平衡來進行不平衡電壓保護。如果在每相高壓電力電容器組上，各安裝一個一次側有中間抽頭，二次側有兩組繞組的電壓互感器，或每相安裝兩臺V/V型電壓互感器。中間抽頭接在每相電容器的中間，二次側兩組繞組的同銘端反接，正常時無電壓輸出。有電容器發(fā)生故障后，一次側中間抽頭電位就會發(fā)生漂移，上下電壓不相等，二次側就會感應出不平衡電壓，實現(xiàn)不平衡電壓保護。
此時高壓電力電容器不平衡電壓與不平衡電流保護作用相同，不平衡電壓保護需要安裝三臺電壓互感器，接線也比較復雜，高壓無功補償容量不大時，一般較少采用。