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三相异步电动机故障分析及保护配置

发布时间:2020-08-25 10:43:06点击量:186

      目前,厂矿三相异步电动机的相对安全保护一般是通过一个具有逐级调节瞬时动作释放的塑壳开关和微机智能保护装置来实现的,这主要是因为在400伏母线附近发生短路故障时,短路电流达到数万安培,而微机保护装置中使用的电流互感器可能会极度饱和导致保护拒动,此时,通过释放塑壳开关排除故障;但是,当电缆末端或电机内部发生短路、堵转、接地和断相等故障时,故障电流很小,电磁脱扣器的灵敏度不能满足要求,所以故障由微机保护装置排除。

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  1、脱扣器速断保护的整定原则

  塑壳开关的脱扣器主要用于切断靠近母线侧大电流的短路故障,是一种瞬时开关,跳闸时间短于电机全启动电流中非周期分量的衰减时间(约为1~2个周期),因此脱扣器的动作电流是通过避免电机全启动电流来实现的。

  2、启动超时保护

  三相异步电动机正常起动时,电流在短时间内急剧增加,然后逐渐降低到额定电流以下。如果启动时间太长,如果电流总是很高,很容易烧坏电机,因此有必要设置启动超时保护,以拆除电机。

  3、堵转和阻塞保护

  在起动或运行三相异步电动机的过程中,由于负载超过其自身承载能力或机械原因而使转子卡住的情况称为堵转或阻塞,此时,工作条件与电机启动时相似,电机的转差率接近1,电机电流急剧增加,大部分电能转化为热量并在电机绕组中释放,导致电机绝缘降低甚至烧毁。考虑到电机启动过程中最大工频电流将达到额定电流的5~7倍,堵转保护的定值Idz可近似设定为电机额定电流的8倍,动作时间Tdz可取为0.2s~0.4s,以避免启动过程中非周期元件的存在引起的峰值电流。

  4、不平衡保护

  由于相间或匝间短路、三相电压异常、三相绕组不平衡等原因,三相异步电动机在启动或运行时会引起三相电流不平衡,电流中的负序分量会大大增加,转子中感应的倍频电流会产生大量热量,严重时甚至会烧坏转子。当电机三相电流不平衡度超过保护整定值时,保护装置应跳闸,并在一定延时后切断电机。

  5、缺相保护

  低压三相异步电动机起动时缺相,起动转矩很小,转子不能转动,电流将达到额定电流的10倍以上;然而,运行中缺相主要是由电源线的一相断开引起的,此时,定子绕组的旋转磁场不平衡,电流中的负序分量在转子上感应出倍频电流,导致转子严重发热甚至烧毁,必须及时排除故障。当某一恒定负载的电机在运行中突然缺相时,速度会略有下降,输出功率会略有下降(可忽略不计),电机某一相的定子绕组电流会增加,此时,电机通常在过载状态下工作。由于电机一般在50%~60%的额定负载下运行,因此发生缺相后电流不会很大。

  6、热过载保护

  热过载保护可防止三相异步电动机因过载运行而严重发热和损坏电动机,目前微机保护装置基于成熟的电机热积累模型启动热过载保护。

  7、单相接地保护

  当小容量三相异步电动机的动力电缆截面积小且远离配电中心时,其他过流保护不能满足单相接地故障的灵敏度要求,因此需要增设零序过流保护。现有的微机保护装置通常根据三相电流矢量之和计算零序电流,并通过零序电流判断是否发生接地故障。