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微机型PT柜集中式电动机低电压保护装置介绍

发布日期:2016/5/31  (阅次)
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在发电厂厂用电系统和工矿企业供配电系统中,6~10kV系统负载以电动机为主。当供电电压降低时,异步电动机转速下降,同步电动机可能失步,当供电母线电压恢复时,大量电动机自起动,起动电流达额定电流的数倍,致使电压恢复时间拖长,延长自起动时间,或导致自起动不成功。为了保证重要电动机自起动,当母线电压降低时,一般由低电压保护切除部分不重要的电动机。
低电压保护一般分为两段。根据生产工艺要求,对于不要求自起动的Ⅱ、Ⅲ类电动机和不能自起动的电动机,经0.5s延时的低电压保护Ⅰ段跳闸;对于Ⅰ类电动机,当装有自动投入的备用机械时、或为了保证人身和设备安全等,在电源电压长时间降低或消失时,经9s延时的低电压保护Ⅱ段跳闸。
 
2.传统电动机低电压保护
传统电动机低电压保护安装在PT柜,如图1所示。
低电压保护由多只继电器组成,包括低电压继电器KV1~KV4、中间继电器KM1和KSF、时间继电器KT1~KT2、信号继电器KH1~KH2等。当母线电压降低时,KV1~KV3启动低电压Ⅰ段,经0.5s延时接通低电压Ⅰ段跳闸小母线;KV1~KV4启动低电压Ⅱ段,经9s延时接通低电压Ⅱ段跳闸小母线。需要投入低电压跳闸功能的电动机分别接入对应的跳闸小母线。PT二次电压回路小母线上接有多台保护测控装置和仪表等负载,当负载出现短路或人员操作形成短路时,会造成熔断器RD1~RD3部分熔断,而熔断器RD4~RD5仅用于KV3和KV4,无其它外部回路,熔断的机会非常小。当熔断器部分熔断时,会形成KV1~KV4部分常闭接点闭合、部分常开接点闭合的情况,启动中间继电器KM1,由KM1接点断开低电压延时回路,并发出电压回路断线信号。因KV1~KV4取线电压,不受母线单相接地影响。
传统电动机低电压原理简单,但存在元器件多、维护工作量大、继电器故障率高且故障后不能及时发现等问题,保护可靠性差,拒动比例高,亟需由微机型产品替代。
 
3.微机型电动机低电压保护
可用于反映母线低电压的微机型保护产品有微机型PT测控装置和微机型电动机保护装置。
普通微机型PT测控装置侧重于电压测量和PT并列,具有母线低电压告警功能,但缺乏可靠的电压回路断线检测手段,电压回路断线时易造成误动,不宜用于电动机低电压保护。
微机型电动机保护装置一般可提供低电压保护功能,与传统集中式电动机低电压保护相比,提高了可靠性。但是,部分厂家产品设计上存在缺陷,如有的电动机低电压保护判据是单相电压低,在母线单相接地时会误动;有的电动机保护缺乏可靠的电压回路断线检测和闭锁措施,在电压回路断线时会误动。同时,同一母线的电动机低电压保护由多台保护装置实现,整定繁琐,常有漏整定或误整定情况。为方便运行管理,一些工程弃用微机型电动机保护装置的低电压功能,仍沿用传统的安装在PT柜上的集中式低电压保护。
 
4.UT-802S2 PT柜保护测控装置
针对上述情况,珠海优特开发了UT-802S2 PT柜保护测控装置,该装置具有两段式低电压保护、过电压告警、母线接地告警、电压回路断线告警、故障录波、电压测量等功能。
该装置交流量采集和开入开出回路如图2所示。
装置测量PT二次三相电压Ua、Ub、Uc,计算出三相线电压Uab、Ubc、Uca。由于低电压判据取线电压,所以不受母线单相接地影响。与普通微机型PT测控装置相比,UT-802S2借鉴传统电动机低电压保护做法,增加了一组熔丝前线电压Uac*,该电压改善了电压回路断线检测功能,提高了低电压保护的可靠性。装置共有12路开关量输入,其中的PT刀闸状态参与低压保护逻辑;有8组开关量输出接点,可根据需要定义为低电压Ⅰ段和低电压Ⅱ段出口,以及母线过电压、母线接地和电压回路断线等告警出口。
UT-802S2设有两段低电压保护,两段保护各自独立,逻辑相同。以低压Ⅰ段为例,其保护逻辑如图3所示,其中Umax和Umin分别是Uab、Ubc、Uca、Uac*中的最大和最小线电压。为防止低电压保护在母线送电前误动,低电压保护受“曾有压”条件闭锁。当低压Ⅰ段软压板投入、PT刀闸在合位,Umin大于低电压Ⅰ段定值(即各线电压均正常)时,满足“曾有压”条件,解除低电压保护闭锁;母线运行中,如果出现Umax小于低电压Ⅰ段定值(即各线电压均小于定值),且无电压回路断线闭锁条件,则低电压Ⅰ段经整定延时t1动作。
图3 低电压保护逻辑图
 
UT-802S2装置电压回路断线逻辑如图4所示。
图4 电压回路断线逻辑图
 
上图中,3U0为由三相相电压向量值相加合成的自产3倍零序电压。UT-802S2装置通过检测线电压和自产3U0幅值,可以灵敏地判断电压互感器二次单相和两相断线、电压互感器一次单相和两相断线;当电压互感器二次三相断线时,因熔丝前电压Uac*仍保持正常,装置仍能正确判断为电压回路断线。装置在电压回路断线时闭锁低电压保护,防止在运行人员处理过程中误跳电动机。
UT-802S2装置具有故障录波功能,当低电压保护动作时,可记录母线电压波形,为事故分析提供依据。UT-802S2装置具有母线接地告警功能,当系统发生单相接地,装置检测到开口角电压大于母线接地定值时,报母线接地告警。
UT-802S2装置具有丰富的外部接口。装置具有以太网和RS485通信接口,支持IEC104、IEC101、MODBUS等多种通信规约,能方便地接入各种监控系统;装置可选配4~20mA变送输出,输出对象可选择电压、电流、功率等参数。
与传统电动机低电压保护、普通微机型PT测控装置和微机型电动机保护装置相比,UT-802S2装置安装在PT柜,提供更加可靠的集中式电动机低电压保护功能,能有效避免母线单相接地和电压回路断线时误动。装置整定方便,符合运行管理习惯。同时,装置具有丰富的测控功能,包括电压测量、通信、故障录波、母线接地告警、母线过压告警等,非常适合发电厂厂用电和石油石化等重要供用电系统。▲





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