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【摘要】供电网络系统中，为了预防电动机误动过程中造成电源电压长时间严重下降，在电动机上通常预装上低压保护装置。本文分析了电动机低压保护，并依据现实中所遇问题提出了预防电动机低电压误动作的方法，以304B所电机低压保护动作致装置非计划停车为例进行了详细说明。
【关键词】电动机;低压保护;非计划停车;误动作分析
1.电动机低电压保护概述
1.1 低电压保护的原因
在供电网络系统内当电压过低时，会导致电动机过电或者堵转，进而引发电动机烧毁。当电动机机端电压降低到原有60%时，其自启动非常困难，为了确保电压恢复过程中重要的电动机需要自启动，需要把不太重要的系统去除，因此，对重要的电动机应该装配低压保护。
1.2 低电压保护的装设原则
（1）可以自启动的I类电动机，不用安装低电压保护。
（2）当系统电源瞬时消失或降低时，为保证I类电动机的自启动，需要在II、III类电动机上预装低压保护。
（3）当电压长时间降低或消失时，依据生产要求，不可以自启动的电动机应装设低电压保护作用于跳闸。
1.3 高压电动机低电压保护分析
如图1保护原理所示：
1）电机正常运行时，所有低电压继电器都处于带电的状况，此时低压保护处于空置状态。
2）当电压互感器中两相断线等故障出现时，KV1，KV2和KV3三个继电器内部响应低电压继电器复位。进而KM1动作，中断KT1及KT2继电器内部的电源线圈，避免误跳闸，同时传出电压回路断线信号。
3）当电源电压达到额定电压的60%时，KV1、KV2和KV3同时释放，并闭合KT1，使得KM3通电，此时可以把不重要的电动机切除。
图1 低电压保护原理
2.预防电动机低电压误动作的方法
当电动机电压骤降时，因为电动机转速很难随之突然变化，电动机内部就会产生堵转等现象。如果电动机正常运行，即使电动机电流值会因为负载的变化而变化，波动范围也处于额定电流值的10%。因此，改进方法为：在低电压保护模块上加入电流闭锁，把运行电流的大小视为低电压保护动作的必备条件。当电动机电压下降和电动机电流突变同时发生时，低电压保护装置才起作用。如果检测到一次侧电动机电源正常，运行电流在正常范围内，无论是操作失误或者PT 柜出现故障都不会引起低电压保护误动作，因此，从根本上预防电动机低电压误动作。如图2所示，为改进后的逻辑思路图。
图2 改进后的低压保护逻辑思路图
3.304B所电机低压保护动作致装置非计划停车实例
3.1 继保动作概述
2010年6月18日，304B所I段母线上在运的四台10KV电动机，P320a进料泵（315KW），442A1、442A5（250KW）和442B7（400KW）循环水泵，馈电柜SEL-749M低电压保护动作跳闸。9时21分442A1循环水泵在起动过程中低电压保护再次动作于跳闸。经检测I 段进线柜运行正常，753I号变运行正常。经查找，发现I段PT柜C相熔断器熔断，9时30分更换熔断器后，PT二次电压恢复正常。由于P320A进料泵跳停，环己酮氧化联锁停车，在供电恢复后，环己酮车间组织开车，优化生产工艺至2010年6月20日19时40分，环己酮装置开车正常。
3.2 动作原因分析
依据事发时系统的情况分析，电压互感器二次回路C相熔断器熔断后，低电压保护未闭锁，所以导致保护动作跳闸。对442A5泵开关柜的SEL-749M保护装置重新作了低电压保护试验，未发现问题，给保护装置输入1A的电流，人为地拨掉电压回路熔断器，保护均能闭锁。通过咨询，是保护的PT断线逻辑可能太灵敏，因保护的PT断线逻辑内部固化，只有美国SEL总部才能修改，需要增加低电流闭锁条件。经过评核，得出此建议不完善。因此需要将继电器的事件录波调出进行分析。
图3 442A1柜SEL-749M中调出的跳闸前5周波的
负序和零序波形图
通过分析得出：事发时304B所I段进线PMC5600测量装置测量的系统电压值如下：线电压：Uab=10.7KV，Ubc=10.7KV，Uca=10.69KV;相电压：Ua=6426V，Ub=6083V，Uc=6031V;442A1泵的继电器记录也表明电动机回路有5A的残余电流。通过分析讨论得出了结论是：由于C相保险烧坏时，系统电压、电流的频繁波动，满足了电流的相角变化值大于10度的条件，通常正序，负序和零序电流的角度变化值不会大于10度，从而导致继保装置误判系统低电压而动作于跳闸。
图4 正序、负序和零序相角变化图
3.3 应对及改进方法
利用保护装置的不平衡电流保护作闭锁条件，加入了低负荷和过电流保护作低电压保护联锁，经试验本方案在逻辑上是可行的。并在442A1泵保护中实施。但由于用了多个不同原理的保护，在动作时延上不能保证，最严重情况下可能会迟1-2秒动作。方案还有待优化。改进方案如下：
（1）电流平衡时，闭锁低电压保护动作
对于感应电机来说，每1%的不平衡电压将引起6%的不平衡电流，本现场欠压定值为0.6*VNOM，发生单相或两相欠压故障时，电压的不平衡度将急剧上升，在GB-15543-2000三相电压不平衡度中，规定电网正常运行时，电压不平衡度限值为2%，短时（3s-1min）不平衡度限值为4%，而在电动机运行时，应保证电压不平衡度小于2%。发生单相或两相欠压时，电压不平衡度将将远大于4%，即电流不平衡度远大于24%，设定不平衡电流启动值46UBA=30（%），46UBAD=2s，躲过电网正常运行时的不平衡电流，并且在发生单相或两相欠压时，能有效启动低压保护，发生单相、两相或三相PT断线时，则能有效闭锁低压保护动作。
（2）三相欠压时，使用重载元件与低压元件跳闸
发生三相欠压时，电机定子电流增大，可设置重载报警元件LJAPU=1.1（xFLA），LJADLY=2s，用来监控低压元件的动作，即重载报警元件与低电压元件同时动作时，低电压保护才出口动作。以保证发生三相欠压时，低压保护不误动、不拒动。
（3）三相失压时，使用轻载元件跳闸与低压元件跳闸
发生三相失压时，电机定子电流减小直至消失，设置轻载报警元件LLAPU=0.15（xFLA），LLADLY=1s，即轻载报警元件与低电压元件同时动作时，低电压保护才出口动作。保证发生三相失压时，低电压保护正确动作。
结合以上两点，改进后的逻辑为;重载报警元件定值LJAPU=1.1（xFLA），重载报警元件延时LJADLY=2（s），在电机运行状态下，若监测到正序电流幅值大于1.1*FLA，经过2s延时后，元件JAMALRM置位为1。
轻载报警元件定值LLAPU=0.15（xFLA），轻载报警元件延时LLADLY=1（s），在电机运行情况下，若监测到正序电流幅值小于0.15*FLA，经过1s延时，元件LOSSALRM置位为1。不平衡电流报警元件定值46UBA=30（%），不平衡电流报警延时46UBAD=2（s），若装置监测到三相电流不平衡度超过30%，经过2s延时，元件46UBA置位为1。低电压元件定值27P1P=0.6（VNOM），低电压元件延时27P1D=1.5s，若装置监测到最小线电压（DELTA接线）小于0.6*VNOM，经过1.5s延时后，元件27P1T置位为1。
参考文献
[1]李发海，朱东起.电机学[M].北京：科学出版社，2007：372-385.
[2]南京电力学校. 电力系统继电保护[M].北京：电力工业出版社，1981：338-341.
[3]吴必信.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2000：9，29-32.
【关键词】电动机;低压保护;非计划停车;误动作分析
1.电动机低电压保护概述
1.1 低电压保护的原因
在供电网络系统内当电压过低时，会导致电动机过电或者堵转，进而引发电动机烧毁。当电动机机端电压降低到原有60%时，其自启动非常困难，为了确保电压恢复过程中重要的电动机需要自启动，需要把不太重要的系统去除，因此，对重要的电动机应该装配低压保护。
1.2 低电压保护的装设原则
（1）可以自启动的I类电动机，不用安装低电压保护。
（2）当系统电源瞬时消失或降低时，为保证I类电动机的自启动，需要在II、III类电动机上预装低压保护。
（3）当电压长时间降低或消失时，依据生产要求，不可以自启动的电动机应装设低电压保护作用于跳闸。
1.3 高压电动机低电压保护分析
如图1保护原理所示：
1）电机正常运行时，所有低电压继电器都处于带电的状况，此时低压保护处于空置状态。
2）当电压互感器中两相断线等故障出现时，KV1，KV2和KV3三个继电器内部响应低电压继电器复位。进而KM1动作，中断KT1及KT2继电器内部的电源线圈，避免误跳闸，同时传出电压回路断线信号。
3）当电源电压达到额定电压的60%时，KV1、KV2和KV3同时释放，并闭合KT1，使得KM3通电，此时可以把不重要的电动机切除。
图1 低电压保护原理
2.预防电动机低电压误动作的方法
当电动机电压骤降时，因为电动机转速很难随之突然变化，电动机内部就会产生堵转等现象。如果电动机正常运行，即使电动机电流值会因为负载的变化而变化，波动范围也处于额定电流值的10%。因此，改进方法为：在低电压保护模块上加入电流闭锁，把运行电流的大小视为低电压保护动作的必备条件。当电动机电压下降和电动机电流突变同时发生时，低电压保护装置才起作用。如果检测到一次侧电动机电源正常，运行电流在正常范围内，无论是操作失误或者PT 柜出现故障都不会引起低电压保护误动作，因此，从根本上预防电动机低电压误动作。如图2所示，为改进后的逻辑思路图。
图2 改进后的低压保护逻辑思路图
3.304B所电机低压保护动作致装置非计划停车实例
3.1 继保动作概述
2010年6月18日，304B所I段母线上在运的四台10KV电动机，P320a进料泵（315KW），442A1、442A5（250KW）和442B7（400KW）循环水泵，馈电柜SEL-749M低电压保护动作跳闸。9时21分442A1循环水泵在起动过程中低电压保护再次动作于跳闸。经检测I 段进线柜运行正常，753I号变运行正常。经查找，发现I段PT柜C相熔断器熔断，9时30分更换熔断器后，PT二次电压恢复正常。由于P320A进料泵跳停，环己酮氧化联锁停车，在供电恢复后，环己酮车间组织开车，优化生产工艺至2010年6月20日19时40分，环己酮装置开车正常。
3.2 动作原因分析
依据事发时系统的情况分析，电压互感器二次回路C相熔断器熔断后，低电压保护未闭锁，所以导致保护动作跳闸。对442A5泵开关柜的SEL-749M保护装置重新作了低电压保护试验，未发现问题，给保护装置输入1A的电流，人为地拨掉电压回路熔断器，保护均能闭锁。通过咨询，是保护的PT断线逻辑可能太灵敏，因保护的PT断线逻辑内部固化，只有美国SEL总部才能修改，需要增加低电流闭锁条件。经过评核，得出此建议不完善。因此需要将继电器的事件录波调出进行分析。
图3 442A1柜SEL-749M中调出的跳闸前5周波的
负序和零序波形图
通过分析得出：事发时304B所I段进线PMC5600测量装置测量的系统电压值如下：线电压：Uab=10.7KV，Ubc=10.7KV，Uca=10.69KV;相电压：Ua=6426V，Ub=6083V，Uc=6031V;442A1泵的继电器记录也表明电动机回路有5A的残余电流。通过分析讨论得出了结论是：由于C相保险烧坏时，系统电压、电流的频繁波动，满足了电流的相角变化值大于10度的条件，通常正序，负序和零序电流的角度变化值不会大于10度，从而导致继保装置误判系统低电压而动作于跳闸。
图4 正序、负序和零序相角变化图
3.3 应对及改进方法
利用保护装置的不平衡电流保护作闭锁条件，加入了低负荷和过电流保护作低电压保护联锁，经试验本方案在逻辑上是可行的。并在442A1泵保护中实施。但由于用了多个不同原理的保护，在动作时延上不能保证，最严重情况下可能会迟1-2秒动作。方案还有待优化。改进方案如下：
（1）电流平衡时，闭锁低电压保护动作
对于感应电机来说，每1%的不平衡电压将引起6%的不平衡电流，本现场欠压定值为0.6*VNOM，发生单相或两相欠压故障时，电压的不平衡度将急剧上升，在GB-15543-2000三相电压不平衡度中，规定电网正常运行时，电压不平衡度限值为2%，短时（3s-1min）不平衡度限值为4%，而在电动机运行时，应保证电压不平衡度小于2%。发生单相或两相欠压时，电压不平衡度将将远大于4%，即电流不平衡度远大于24%，设定不平衡电流启动值46UBA=30（%），46UBAD=2s，躲过电网正常运行时的不平衡电流，并且在发生单相或两相欠压时，能有效启动低压保护，发生单相、两相或三相PT断线时，则能有效闭锁低压保护动作。
（2）三相欠压时，使用重载元件与低压元件跳闸
发生三相欠压时，电机定子电流增大，可设置重载报警元件LJAPU=1.1（xFLA），LJADLY=2s，用来监控低压元件的动作，即重载报警元件与低电压元件同时动作时，低电压保护才出口动作。以保证发生三相欠压时，低压保护不误动、不拒动。
（3）三相失压时，使用轻载元件跳闸与低压元件跳闸
发生三相失压时，电机定子电流减小直至消失，设置轻载报警元件LLAPU=0.15（xFLA），LLADLY=1s，即轻载报警元件与低电压元件同时动作时，低电压保护才出口动作。保证发生三相失压时，低电压保护正确动作。
结合以上两点，改进后的逻辑为;重载报警元件定值LJAPU=1.1（xFLA），重载报警元件延时LJADLY=2（s），在电机运行状态下，若监测到正序电流幅值大于1.1*FLA，经过2s延时后，元件JAMALRM置位为1。
轻载报警元件定值LLAPU=0.15（xFLA），轻载报警元件延时LLADLY=1（s），在电机运行情况下，若监测到正序电流幅值小于0.15*FLA，经过1s延时，元件LOSSALRM置位为1。不平衡电流报警元件定值46UBA=30（%），不平衡电流报警延时46UBAD=2（s），若装置监测到三相电流不平衡度超过30%，经过2s延时，元件46UBA置位为1。低电压元件定值27P1P=0.6（VNOM），低电压元件延时27P1D=1.5s，若装置监测到最小线电压（DELTA接线）小于0.6*VNOM，经过1.5s延时后，元件27P1T置位为1。
参考文献
[1]李发海，朱东起.电机学[M].北京：科学出版社，2007：372-385.
[2]南京电力学校. 电力系统继电保护[M].北京：电力工业出版社，1981：338-341.
[3]吴必信.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2000：9，29-32.