自平衡差动保护在渣油加氢装置的应用

刘鹏波

洛阳三隆安装检修有限公司            河南 洛阳   471012          

摘要：差动保护的两种方式主要是纵联差动保护与自平衡式差动保护。对它们的原理及二者特点的比较，并介绍自平衡式差动保护在增安型同步防爆电机中的使用要求和注意事项。

关键词：差动保护 增安型同步高压电机 自平衡差动保护

引言

一般高压电机当容量在 2000kW 及以上，或容量虽小于 2000kW 但需要差动保护的电机，在电流速断保护不能满足灵敏度要求时，应装设差动保护。国产早期电机和变压器线路保护普遍采用纵联差动保护，而部分进口电机和近些年国产的增安型防爆电机采用自平衡差动保护，也叫磁平衡差动保护。我厂新建渣油加氢装置有3台5600kW 的新氢压缩机为增安型无刷励磁同步电机，其差动保护就采用了目前国内外常用的自平衡差动保护，该保护接线简单，灵敏度和可靠性高，使用效果较好。

1 自平衡差动保护原理及接线

自平衡差动保护使用的检测元件——TA 为自平衡电流互感器，其安装位置：安装在电机接线盒内。

自平衡差动保护范围：电机相间短路及定子绕组短路。

自平衡差动保护原理：利用磁通平衡的原理。

在正常情况下，由于磁通平衡,电流相量和为 0，自平衡互感器二次侧不产生电流。当电机内部出现故障时，故障电流破坏了 TA 的磁通平衡，二次侧产生电流,当电流达到规定值时启动自平衡继电器（综合保护装置），继电器启动电机高压柜内断路器跳闸,切除电机电源,达到保护电机目的。自平衡差动保护原理接线如图：

传统纵联差动保护，其原理是在电机两侧（中性点侧与出口开关侧）装有两组变比相同的电流互感器，按环流法连接将该相的差流回路接入电流继电器，在正常或保护范围外发生短路故障时，中性点与出口侧的电流数值和相位都相同，差流回路没有电流或极小，继电器不会动作；而当保护范围内发生故障时，将产生一个回路差流，当其超过电流继电器整定值时即启动发电机纵差保护动作。电动机正常运行和外部故障情况下，电流互感器二次侧回路差电流为零，保护装置不会动作。而当电动机发生内部故障时，差电流很大，此时保护动作。显然，要实现电动机三相纵差动保护，则需要6个电流互感器。

对于自平衡差动保护，由于 TA 接于每相进出的两根线上，在电机没有内部相间短路时，电流回路中几乎没有不平衡电流，所以差动继电器的动作电流可以整定得很小，自平衡差动保护不但避免了因两组 TA 的特性误差引起的误动和保护整定的麻烦，同时它具有高灵敏度的优点。

2 自平衡差动保护整定

自平衡差动保护整定原则：自平衡差动保护可以对电机相间短路及定子绕组短路具有保护作用。由于相间短路大多数发生在电机进,出接线端子上，短路电流很大，显然不能作为确定自平衡差动保护变比及继电器整定值的依据。定子绕组与电机外壳短路是单相接地，对不接地系统，故障电流事实上是电缆的电容电流，其大小与系统电缆长度及截面有关。所以,自平衡差动 TA 变比应以系统电容电流大小来确定；整定值应按照躲过同一系统中其他线路发生单相接地时流过自平衡互感器的电容电流来确定。

根据我厂渣油加氢10kV 系统情况，我厂渣油加氢装置 5600kW的新氢压缩机差动保护选用的自平衡电流互感器为LXZZA-0.5 增安型磁平衡电流互感器，其变比为 50/1，精度为5P20，额定容量为2.5VA，防爆等级为ExeIIT6，其整定为：差动速断电流定值为8Ie(未投），差动电流启动值为0.3Ie，差动电流定值为1.496A。

3 使用及注意事项

(1)使用前应核对铭牌数据是否与要求相符。

(2)自平衡式差动保护应按图正确接线，投运前必须对互感器进行校验,核对接线正确性，并进行保护调试，确认正确无误后再投运，因为自平衡式差动保护的 TA 安装于电机接线盒内部，一旦投运后检查不方便。

(3)自平衡互感器与继电器保护装置的连线电阻不应过大，一般不应超过 1欧姆。

(4)互感器二次绕组端及互感器接地端必须可靠接地。

(5)所选自平衡零序互感器技术参数要求对差动保护继电器合理整定，才能确保保护起到应有作用。

4 结束语

综上所述,自平衡式差动保护接线简单、灵敏度高，尤其在石化企业增安型同步防爆电机中使用可满足装置防爆要求，效果比较好,但由于我厂以前电机中未采用过该类型保护，且对相关自平衡差动保护知些问题,还需要通过继续学习，熟练掌握其使用要求。

参考文献

[1]黄春來.大型电机新的纵差保护接线.电世界:1991

[2]赵勇,张建成.电流互感器在高压电动机保护上的应用。防爆电动机.2004