微机型电动机保护WDZ―430在娘子关发电厂实际使用中的分析

【摘 要】本文首先对WDZ-430型装置的结构、特点、功能和原理做了简单介绍，并对装置在娘子关发电厂实际整定、调试、运行过程中出现的问题以及对此作出的对策做了详细的探讨和分析。

【关键词】微控制器模块；信号采集；各序分量；接口

0.概述

娘子关发电厂从2004年开始，逐渐将厂用电电动机的保护更换为南京东大金智电气自动化有限责任公司的WDZ-430型电动机微机保护装置，现只将该装置在调试和运行过程中发生的一些问题，对该保护的应用做一些分析。

1.WDZ-430型微机保护装置的原理

1.1 WDZ-430型微机保护装置的基本原理

装置在通电后，首先进入监控状态，然后再进入调试状态或运行状态。在调试状态，通过装置面板整定参数值，并将整定值送入存储器。在运行状态，由两个CT同时将A相与C相电流分别变比成零序电流信号，这三个电流信号通过各自的转换电阻转换成对应电压信号，这三个电压值经滤波后，在中央处理器控制下，通过A/D转换器对每路进行定时间、定次数模数转换，得到相应数字量，再经过软件运算取得二相电流，正序电流、负序电流、零序电流值，然后与存储器中的设定值进行比较，最后判断是否执行出口。

1.2微机保护装置的动作判据

速断保护：I3>Iset且T>Tset。

正序保护：I1>I1set且T1>T1set。

负序保护：I2>I2set且T2>T2set。

零序保护：I0>I0set且T0>T0set。

启动保护：I3>Iqset或I1>I1qset且T1>T1set或I2>I2qset。

且T2>T2set或I0>I0qset且T0>T0set。

（其中：set含义为整定值，q为启动。）。

2.WDZ-430型微机保护装置的整定计算及新安装校验

2.1速断保护

a.定值整定：考虑到电动机启动过程中电流有瞬时由低到高的跳变现象，且电流值很大，所以在整定时按6倍电动机额定值来计算。速断整定值=可靠系数×起动倍数×额定电流/CT变比（计算出来的定值取整，时间为0秒）。

b.性能校验：同时接通A、B、C三相电流，调节电阻，使其中一相或二相电流超过速断保护整定定值1.02倍，出口继电器应出口闭合，出口指示灯亮，速断指示灯亮，动作时间为0秒。

2.2正序过电流保护

a.定值整定：正序过流定值=可靠系数×额定电流/（返回系数×CT变比）。

b.性能校验：同时接通A、B、C三相电流，调节角度和电阻，使正序电流加大到保护整定值的1.02倍，且时间调整到整定值，出口继电器应出口闭合，出口指示灯亮，正序指示灯亮。正序与A、C相电流以及相间夹角（Ic落后Ia的角度）的关系见下图。单位：安培、角度。

2.3负序过电流保护

同时接通A、B、C三相电流，调节角度和电阻，使负序电流加大到保护整定值的1.02倍，且时间调整到定值，出口继电器应闭合，出口指示灯亮，负序指示灯亮。负序与A、C相电流以及相间夹角（Ic落后Ia的角度）的关系见下图。单位：安培、角度。

2.4零序保护

接通零序电流，升零序电流值超过整定值1.02倍，并延时到定值时间，出口继电器应出口闭合，出口指示灯亮，零序指示灯亮。当A、C二相均无电流时，自动退出零序保护。

2.5启动保护

调好定值以及时间为大于0秒，进行电流冲击试验，因为装置的电动机启动状态的判定依据是A、C二相电流中的一相或二相，在瞬时有由低到高的跳变现象。

3.试运行过程中出现的问题及对策

（1）正常运行中电流突增或机械超载均会引起速断电流保护的动作，可适当的改变整定值来消除速断保护误动。

（2）微机保护的抗干扰性能也需提高。

a.由于PT谐振等因素的存在，保护出现过误动，可以通过使用屏蔽电缆来加强保护装置的屏蔽，或增加抗干扰装置来提高本保护的抗干扰能力。

b.高压系统的操作引起的高频振荡电流，所产生的电磁场的变化在装置进线中感应的干扰电压和电流，6KV厂用电系统是一个操作相对频繁的区域，其干扰源多，电容式PT或变压器的投入或切除，在一定条件下常引起瞬时过电压和高频振荡，而微机保护装置的集成度高、工作电压低、容量大、速度快，对外界的干扰较敏感，而且对干扰脉冲的承受能力低，如果干扰达到一定程度会引起保护的误动或拒动，可通过远离干扰源或采用屏蔽电缆，并将屏蔽层两端接地来增强抗干扰能力。

（3）液晶循环显示，依次为A相、C相电流值、正序、负序、零序的电流分量值和热过载值。操作起来重复次数多，也不直观，应通过软件编程来加以改进，直接显示输入值。

（4）装置的背部接线为插拔式，而在娘子关电厂该装置大部分装在开关柜的门上，在开关门的过程中，易造成电压回路断线和CT二次回路开路，所以要求厂家在制造时将背部接线改为固定螺丝压接式。

（5）电动机的启动时间过长，有可能使保护误动。在电动机的启动过程中，如果电流没有超过启动整定值，启动保护不动作，而在规定的启动时间到时，实际电流没有降到额定电流以下，这时由于装置已将电动机运行整定值作为保护判据，装置有可能保护动作，这样造成的结果是：电动机一起就跳，严重时，会使电动机的绝缘损坏，烧坏开关和电机。应通过调整保护的时间来躲过启动时间。

（6）电动机运行过程中，由于电动机的非正常运行，此时故障量不满足微机保护动作跳闸判据，容易造成电动机过热，严重时会烧毁电动机。要求保护装置能够模拟散热，并能通过散热过程使热积累值降低到定值以下，才允许电动机再次启动。

4.几种典型的向量分析

由于在前面3中提到的校验方法复杂，所以通过几种典型的向量分析来找出I1和I2的关系，来简化装置的校验方法，以适应工作现场的要求。（1）装置输入一相电流IA有I1=I2=IA/3。（2）装置输入二相等电流IA=IC有I1=I2=IA。（3）A、C二相电流极性相同时I1=IA有I2=0。（4）A、C二相电流极性相反时I1=0I2=IA。（5）A相电流同名端接反时：I1=√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=I2/2。（6）A、C相电流极性相反且A相电流的同名端相反时：I1=2√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=2I2。（7）A、C相短路故障时：IA=-IC；IB=0；I1=√3IA/3；I2=√3IA/3；I1=I2。通过向量分析后，可使用单相电流发生装置，在工作现场对装置进行简易校验。选择A、C相接入，就可校验装置的各项保护。

a.速断保护。接通单相电流，调电阻，按1.02倍的整定值来调，出口继电器应动作，出口指示灯亮，速断灯亮。

b.正、负序保护。接通单相电流A或C相均可，相当于断一相，正、负序电流值均为单相电流的√3/3倍。

c.零序保护。接通零序电流，按1.02倍的定值调，经过整定时间的延时后，出口继电器闭合，保护动作。出口指示灯亮零序灯亮。零序电流的接入按最大电流不大于200mA。

5.结束语

由于原电动机保护的设计上的原因，WDZ-430型装置的功能没有得到充分的利用，尤其在厂用电系统中电动机的数量很大，由于没有中央控制功能，不能实现中央集控；该微机装置没有电压保护的功能，所以要改进现有微机保护的局限性，并尽可能的使电动机的中央集控成为现实，最大发挥微机型电动机保护的作用。 [科]