MiCOM P240系列微機保護裝置在電動機上的應用

丁純 姜正兵

[摘要]MiCOM P240系列微機保護裝置是新型數字保護裝置, 文中首先介紹了P241裝置的基礎數據整定和故障濾波設定方法，詳細介紹了電動機的主要保護--過負荷保護、速斷保護、低電壓保護，它們所設定值的計算公式、設定方法和在應用中的實例。簡要地介紹了裝置使用前的調試工作, 最后介紹了裝置容易發生的故障及處理方法。對使用此系列保護裝置的運行管理人員具有一定的指導意義。

關鍵詞 微機保護設定調試故障處理

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

MiCOM P240系列微機保護裝置是上海AREVA電力自動化有限公司生產的新型數字保護裝置。根據DL400—1991《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，針對我管理所電動機運行的實際情況，決定采用P241型保護裝置，額定電壓DC220V，輔助電壓DC48V，與上位機的通信協議采用Modbus協議。

1、P241的整定

我管理所電動機的主要參數：型號為TL710-20/2150的同步電機，額定電壓6000V，額定電流81A，額定功率710KW，電流互感器（CT）變比為150/5。

基礎數據整定

（1）整定值組整定。為了保證保護裝置可靠動作，保護裝置投入運行前，所設整定值都必須進行檢驗。

（2）缺省顯示值設定。為了便于觀察電動機的運行情況，應將三相一次電流作為裝置的缺省顯示。即在默認狀態下，優先顯示三相一次側A相的電流值。

（3）互感器變比輸入。一次側電壓設置Main VT Primary:6000V；二次側電壓設置Main VT Secondary:100V；一次相電流設置Phase CT Primary:150A; 二次相電流設置Phase CT Secondary:5A。

（4）可編程指示燈設定。LED4勵磁故障動作信號；LED5電動機過負荷動作信號；LED6電動機速斷動作信號； LED7電動機低電壓動作信號。

1.2 故障濾波設定

故障濾波的設定一般取默認值即能滿足要求，也可根據具體情況設置。設置時在DISTURB RECORDER子菜單下，單個濾波（Duration）時間設置為1.50s，觸發位置（Trigger Position）在30.00%，觸發模式（Trigger Mode）為Single，8個模擬通道和32路數字通道均為默認設定值。

1.3 電動機過負荷整定

為防止電機由于過負荷引起轉子繞組過電流，設置電動機過負荷保護，其動作電流IOP1按電動機長期允許的負荷電流下能可靠返回的條件整定。

IOP1=K1/ KRE1×ILD·max÷KCT（1）

式中：K1——可靠系數，取1.10

KRE1——返回系數，取0.85∽0.95

ILD·max——電動機長期允許的負荷電流，一般取電動機的額定電流IN

KCT——CT變比，值為30

根據式（1），IOP1=1.1/0.85×81÷30=3.494 為便于設定取值為3.5A。

根據電動機在過負荷條件下允許時間和相間短路后備保護最大延時，報警時間為9s，取動作時間為10s。

設定時在GROUP 1 SHORT CIRCUIT子菜單下，選擇過流一段時限3.5A，延時10s動作于跳閘。同時還要注意在配置菜單CONFIGURATION下選設置定值組1使能，即Setting Group1 Enabled,過流Short Circuit下選Enabled，使過負荷功能激活，保護才能動作。

1.4速斷保護整定

對于僅反應于電流增大而瞬時動作電流保護，一般按電動機的額定電流整定。

動作電流IOP2為額定電流IN的5∽10倍。我們在實際運用中取7.5左右，折算到CT二次側為81×7.5÷30≈20（A），

設置時在GROUP 1 SHORT Current子菜單下“I>2 Function”選項下選“DT”，選擇過流二段時限20A，延時40ms動作于跳閘。

1.5單相低電壓保護整定

在系統中，常由于負載的增大、系統故障或調整不當，就有可能會出現欠壓現象。如果電壓降落的時間較短，電機可以實現成功的重升速，重新同步。但持續的欠壓則會使電機無法同步，因失步產生脈沖振蕩電流，因振蕩電流所產生的巨大震動會使電機遭到嚴重損壞，因此設定低電壓保護。按正常運行時可能出現的最低電壓整定。

UOP=Umin/（K2×KRE2） （2）

式中：K2——可靠系數，取1.1∽1.2

KRE2——返回系數，取1.05∽1.25

Umin——系統最低電壓，約為0.83UN（UN為額定相或線電壓）

根據式（2），UOP=0.83UN /（1.2×1.25）=0.55UN

考慮到電動機起動的因素，式中K2、K RE2中均取最大值。設置時在CONFIGURATION子菜單下，投入電壓保護功能，即在 Volt Protection子項中選Enabled在GROUP1 Volt Protection 子菜單中GROUP 1 UNDER VOLTAGE下，設定低電壓一段定時限55.00V，延時40ms動作于跳閘。

1.6失步及失勵保護整定

失步及失勵保護的整定是通過勵磁保護裝置發送信號到微機保護裝置，再通過微機保護裝置延時40ms動作于跳閘。此時LED4勵磁故障動作信號燈亮。

2、P241的調試

2.1調試前的準備工作

當保護裝置安裝接線完畢后，即可對裝置進行現場調試。調試所需的設備有0∽5A和0∽800A的交流發生器，容量為1KVA；0∽240V可調的交流電壓發生器，測量用電流電壓表，500V絕緣兆歐表。準備好線路原理圖、裝置說明書、定值表、裝置整定程序清單等資料。

2.2外觀配置及檢查

檢查裝置外觀完好，接線牢固，標志清晰，裝置可靠接地；斷開裝置與外部所有連接后，認真按照設計圖和保護裝置接線圖，檢查裝置電源回路、電流電壓回路、開關量輸入回路、斷路器分合閘控制電路及網絡接口通信接線，確認正確無誤。再用500V兆歐表測量交流、直流、信號、跳閘回路對地及回路間絕緣電阻不低于10MΩ。

2.3開關量輸入回路檢驗

用微機保護裝置的24V電源分別連接各個CPU插件上引入開關量的端子，如滅磁聯跳、手車位置、斷路器位置、電源監視、閘門位置等開關量，并檢查保護裝置和后臺是否有相應的信號。

2.4輸入交流量調試

在裝置二次接線端子輸入對應模擬量，打開裝置的測量菜單，檢查裝置的測量值與輸入量是否相對應。然后將電流、電壓模擬量按整定值的數值輸入，觀察保護裝置是否在整定時間內發出保護動作的信息和信號，以檢查保護裝置是否能在整定值處可靠動作。

2.5整組傳動試驗

對單獨的供電單元，從一次供給與保護動作相對應的模擬一次電流，以檢查該供電單元CT和保護裝置之間的二次接線是否正確。檢查裝置的測量是否準確，觀察保護裝置是否發出保護動作的信息和信號。

2.6系統工作電壓及負荷電流的檢驗，是最后一次檢驗保護裝置二次回路接線是否正確。因此，必須仔細檢查裝置運行狀態是否正常，各相電壓電流相位是否正確，每相電壓和電流之間的夾角應基本相等，并與系統功率因數一致。否則，說明電壓電流的相序、相位不正確，須檢查裝置交流電壓、電流回路接線及屏內連線。

測試完畢，作好記錄并將調試所產生的事故動作報告清除，裝置準備投入運行。

3、P241的故障處理

（1）若繼電器無法接通電源，則需要檢查輔助電壓和激勵電壓是否正常，確定外部電源故障還是繼電器電源模塊故障并作相應處理。

（2）繼電器在通電時出現錯誤信息或代碼，繼電器將根據LCD上所顯示的信息進行自測試。若檢測到1個錯誤，則將顯示出這個錯誤信息，通電程序將被中止，則建立1個維護記錄，繼電器重新啟動。

（3）繼電器運行過程中出現錯誤代碼，將連續不斷地進行自檢。若檢測到1個錯誤，則將顯示出這個錯誤信息，并創建一個維護記錄，繼電器在延時1.6s后復歸。永久性問題（如因硬件故障引起），繼電器會顯示出錯誤代碼，并停止。若該問題從性質上為瞬時，則繼電器能正確地進行重新啟動，并繼續運行。它所檢測出的故障的性質可通過查看維護記錄來確定。

（4）在出現電池失效時,時利用菜單中“日期和時間”部分下的整定值，可阻止繼電器發出報警。該“電池報警”整定值可設置為“禁用”（ Disabled）方式，這樣即使在沒有電池的情況下，繼電器仍可繼續使用，并且不會顯示警報信息。

（5）在出現RTD板故障時，將顯示出“RTD board fail”（RTD板故障）的報警信息，RTD保護會被停用，但繼電器的其余功能仍然正常運行，不會受到影響。

這里需說明的是，在調試和使用過程中，保護裝置了出的合閘信號會啟動控制電路中的微機合閘中間繼電器。為了保證斷路器可靠合閘，該中間繼電器接有自保持回路，當斷路器因各種故障合閘不到位時，合閘線圈將長時間通入直流220V電源，會導致線圈燒壞。因此，在微機合閘中間繼電器控制電路中應加入一直流延時模塊，當斷路器因各種故障合閘不到位時，直流延時模塊會延時斷開微機合閘中間繼電器線圈控制電路，使合閘線圈失電，避免燒壞線圈。

作者簡介：

丁純，女，江蘇東臺市人，出生于1974年10月23日，1997年12月至今先后在鹽城市引江濟黃工程管理處工務科、鹽城市通榆河樞紐工程處工程管理科、鹽城市大套第二抽水站管理所工作。多年來一直從事水利工程管理工作，于2004年9月取得工程師職稱。

姜正兵，男，江蘇射陽縣人。出生于1974年12月10日，自1997年12月進入鹽城市大套第二抽水站管理所以來，一直從事泵站運行管理工作。于2007年9月取得工程師職稱。