SEL-749M继电保护装置对高压三相异步电动机保护的研究和应用

郑威，陈建军

（云南三环中化化肥有限公司，云南省，昆明，650113）

摘要：高压三相异步电动机的微机保护应用于微电子技术将模拟量、开关量等信号进行采集、处理、传输，实现电动机的保护控制。电动机的实时电流和电压通过CT和PT的二次侧传至保护装置，经过采样处理，实现继电保护整定。继电保护整定以合理的运行方式和可能的故障类型为依据，并满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四项基本要求。尽快的切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。本文介绍了SEL-749M继电保护在高压电动机的应用，通过主要的参数整定和逻辑设置，实现高压电动机的保护。

关键字：三相异步电动机；继电保护；短路故障

The study and application of high voltage induction motors relay protection in SEL-749M Motor Relay Instruction

Zheng-wei,chen-shiquan,chen-jianjun

(Yunnan Three Circles-sinchem Fertilizers CO.,LTD.Kunming650113)

Abstract:The Microcomputer Protection of High voltage induction motors is the asynchronous generators protection control which is applied to microelectronic for gathering、conducting and transfering analog quantity or switching value.The real-time current and voltage are transfered to protector by CT and PT,Through sampling,set relay protection.Relay protection setting with reasonable operation mode and the possible fault type and satisfy the basis,reliability,selectivity,sensitivity and hydraulic four basic requirements.As soon as possible,to improve the short-circuit fault resection,reduce the stability of the system fault equipment and the extent of damage and narrow line fault scope affected.The paper introduces SEL-749M Motor Relay Instruction in High-voltage electromotor through the application,the main parameter setting and logic setting,high voltage motor protection.

Keywords:three-phase asynchronous;protective relaying;shorted fault

0引言

随着微电子技术的发展，三相异步电动机的保护逐渐由常规保护模式转变为微机综合继电保护。高压电动机的微机保护具有快速、稳定、可靠、故障率低等特点。高压电动机的微机保护应用于微电子技术、单片机技术、网络通信技术等来将模拟量、开关量等信号进行采集、处理、传输，实现电动机的保护、控制、数据监测等功能。电动机的电流和电压通过CT和PT的二次侧传至保护装置的交流变换插件，转换为弱点信号，经过采样处理，进入CPU 保护插件进行判断、处理，然后CPU把信号发至监控显示系统、信号插件和操作回路插件来实现电动机的保护和监控的各项功能。

SEL-749M电动机继电保护器是为三相异步电动机保护而设定的，它的继电器功能元件包括14-转速切换、37-低电流或低功率、46-电流不平衡、47-逆相序、48-负荷阻塞、49-热模型过负荷、49T/38-RTD和PTC保护、50-过电流、55-功率因素、27/59-低/过电压、66-分级或频繁启动保护、71-负荷控制、81-过/低频率、VAR-无功功率等，因此它提供了堵转、过载、不平衡、短路保护、RTD保护等功能。

图1SEL-749M电动机元件配置

SEL-749M提供了多输入和多输入继电插孔，根据电动进线端装设的PT\CT，实时采集电流和电压模拟信号，在采样周期的控制周波（1周波=0.02s）内实时采集并传至CPU内，不断的比较实时测量数值和保护整定值，判定电机是否处于危险状态，并及时报警跳闸。

下面结合我公司使用的微机保护装置SEL-749M对高压电动机微机保护的类型、原理、和整定方法进行说明。

1过电流保护

电流保护是电动机的主保护，一般将电流保护设为两端定时限电流保护，其原理框图如图2所示。

图2过电流保护原理结构框图

注：(1)、最大相过流元件，两段：50P1P,50P2P ；

（2）、零序过电流元件（三相电流之和），两段：50G1P,50G2P;

(3)、零序过电流元件（专用零序CT ），两段：50N1P,50N2P;

(4)、50G1P,50G2P,50N1P,50N2P 需要根据运行系统中性点接地方式考虑整定。

I 段电流保护作为电流速断保护，用于电动机内及进线的短路保护，II 段电流保护（过流）用于保护电动机堵转机启动时间过长。I 段电流保护电流定值躲过起动电流整定，根据工程经验一般设定6.00In

现设定G(i)为I 段电流保护方程或矩阵，K(i)为II 段电流保护方程或矩阵,可知：

()()G I K I >>(1)N N N N '()()G I K I ××>>(2)

显然，I 段电流保护是电动机的主保护，其直接决定了电动机的危险保护性能。

SEL-749M 中可以如下设置：

l I 段电流保护(速断)SEL 设置：

50P1P=6.00-8.00In （FLA ）,50P1D=0.00，（3）

SV01PU=0.00,SV01DO=0.00,SVO1=50P1T,

OUT101FS=N,OUT101=SVO1,

TR=50P1P OR SVO1T.

l II 段电流保护（延时过电流）SEL 设置：

50P2P=1.1-1.5In （FLA ）,50P2D=0.00，（4）

SV02PU=t,SV02DO=0.00,SVO1=50P2T,

OUT102FS=N,OUT102=SVO2,

TR=50P2P OR SVO2T.

2反时限电流保护

反时限电流保护用于保护电动机的发热，当电动机的电流达到起动定值时，通过电动机的电流i （s ）越大时，动作时间越短，当通过电动机的电流i （s ）越小时，动作时间越长。反时限公式符合IEC-255-3标准的极端反时限曲线，如图5所示。动作时间与电动机的实际电流和反时限起动电流满足以下公式：

280(/)1D K

t I I ×=?(5)

式中：I-继电器输入电流

Id-继电器起动电流

T-跳闸时间

K-时间系数，整定范围

0.05-1.6s

图3IEC-255-3标准的极端反时限曲线

计算反时限电流保护定值时，应根据公式（5）和曲线来确定时间系数K 和反时限电流定值，使电动机保护满足：

（1）、当电动机电流达到最小保护电流值（负序或过负荷）时，最小保护电流值应先动作；

（2）、当电动机电流达到最大保护电流值（速断）时，最大保护电流值应先动作；3低电压保护

当系统电压短时降低或短时中断恢复时，为保护电动机所带的主机设备，保护电机先于辅助系统跳闸，设置低电压保护，低电压保护在PT 断线和断路器处于跳闸位置时闭锁，其原理框图如图4所示。

电压保护动作显示、远传）跳闸（TR ）保护动作央信号）

保护投/退（27元件）

电流保护投Uab<=定值

Ubc<=定值

Uca<=定值图4低电压保护原理结构框图

低电压保护定值应根据高压电动机拖动的主机设备的辅助系统的低压控制系统中的电器设备失压保护值的大小整定。低电压保护电压定值一般设定为0.6-0.9Un ，时限一般为0-9s 。SEL-749M 中可以如下设置：

l 低电压保护SEL 设置：

27P1P=0.6-0.9Un ,27P1D=0.00，（6）

SV03PU=0.00-9.00,SV03DO=0.00,SVO3=27P1and （NOT LOP ）,

OUT103FS=N,OUT103=SVO3,

TR=27P1P OR SVO3T.

4基于PTC/RTD 保护

SEL-749M 可以连接6个PTC ，这些热敏电阻检测器被嵌入到电动机定子线圈中，用于实时检测线圈的实际温度和短路故障，这种功能独立于温度模型。定义RID 位置的整定可以选择WDG 和BRG ，RID 的类型要根据实际的电动机测温元件而确定。其原理框图如图6所示

。

图5PTC/RTD 保护原理结构框图

SEL-749M 中可以如下设置：

l PTC/RTD 保护SEL 设置：

E49RTD=Y （7）

RTD1LOC=WDG/BRG,RTD1TY=RTD 类型，TRTMP1=te1,ALTMR1=te2；

RTD2LOC=WDG/BRG,RTD2TY=RTD 类型，TRTMP1=te1,ALTMR1=te2；

RTD3LOC=WDG/BRG,RTD3TY=RTD 类型，TRTMP1=te1,ALTMR1=te2；

SV04PU=ts,SV04DO=0.00,SVO4=RTD,

OUT104FS=N,OUT104=SVO4,

TR=RTD OR SVO4T.

5过热保护

SEL-749M 电动机过热保护的热方法整定元件选用了热元件算法，热方法整定提供了两种模式即热额定方法和热曲线方法。在热方法整定的过程中，热保护模式是一种热积累比较和反时限保护。在启动模式下，热元件在一定的转子堵转时间配合一定转子电流的情况下报警跳闸，无论此时电动机在环境温度下还是正常运行温度。在运行模式下，热元件通过将电机的热积累能量限制到一个估计值以下来为电动机提供过载保护。

SEL-749M 的过热元件主要包括：热源、热容、相对环境的热电阻和比较器，其结构原理框图如图6所示。

保护动作显示、远传）跳闸保护动作

央信号）

备用出口热图6过热保护原理结构框图

SEL-749M 中可以如下设置：

l热负荷保护SEL设置：

E49MOTOR=Y,SF=S,URVE1=C(I),COOLTIAM=t（8）

SV04PU=0.00,SV04DO=0.00,SVO4=49T,

OUT104FS=N,OUT104=SVO4,

TR=49T OR SVO4T.

5结束语

SEL-749M作为高压三相异步电动机的继电保护装置，其功能强大，这些保护的功能选择和逻辑参数整定主要取决于系统的要求。在满足电动机常规保护的同时，SEL-749M还提供了多种控制保护，使得高压电动机在故障临界点迅速切除短路故障报警跳闸，提高了系统的稳定性。

参考文献：

【1】Schweitzer Engineering Laboratories.《SEL-749M Motor Relay Instruction Manual》.NE Hopkins Court.2004.10p105-p220.

【2】周玉兰、唐克明等.《电力系统机电保护及安全自动装置运行评价规程》.机械工业出版社.1987.11p3-8.

【3】曹华.《浅谈微机保护装置的应用》.电气自动化.2003.4p59-p87.

【4】李明强等.《微机综合保护的设计与应用发展》.电气应用.2006.2p32-p33.

【5】许健安.《电力系统继电保护》.水利水电出版社.2001.1p112-p146.

【6】唐云岐.《电力系统继电保护》.水利水电出版社.2001.1p141-p194.

第一作者简介

郑威男，生于1984年5月；电气助理工程师，云南三环中化化肥有限公司电气专业技术带头人兼公务部技术经济组组长，电气工程及其自动化、计算机科学与技术双学士，现就读昆明理工大学电气工程及其自动化在职硕士研究生，主要从事电气工程自动化和控制工程设计维护工作。

姓名：郑威

公司：云南三环中化化肥有限公司

职务：电气技术带头人

技术经济组组长

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