电动机的保护浅析
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作者: 蔡万杰
【摘 要】工矿企业中大量使用电动机作为企业生产的主要动力源。工业用电动机主要有异步电动机和同步电动机两类，而异步电动机用得最多。矿山企业所使用的大型电动机(3～l0kV)除了设备本身造价高外，所承担的任务也十分重要，因此，要在实际工作中加强维护、检察和定期预防性试验，还应装设保护装置，以提高安全可靠性。
【关键词】电动机预防;保护
1.电动机的故障和不正常运行状态
1.1电动机的故障
大型电动机的常见故障主要是定子绕组的相间短路、单相接地、绕组的匝间短路等。
1.2电动机的不正常运行状态
电动机的不正常运行状态主要有：
(1)电动机过载。
(2)因电源电压降低或短时失压而电压恢复后的电动机自启动造成的电流增加。
(3)三相电动机的断相运转。
以上三种不正常运行状态最终表现为电动机的过电流，即工作电流大于电动机的额定电流。其危害是：长期过电流使电动机绕组严重发热，造成电动机的温升过高，绝缘老化迅速，轻者缩短电机的使用寿命，重者引起电机损坏。
对于电动机的故障，一般采用电流速断保护作为其主保护，用过电流保护作为其后备保护；对于绕线式异步电动机，当电流速断保护灵敏度达不到要求时，可装设纵联差动保护；对于大容量(2000kW以上)绕线式电动机也可直接装设纵联差动保护。电动机的电流速断保护一般采用不完全星形接线方式。
对于电动机的不正常运行状态，主要由过载保护装置实施保护。对不经常发生过载的电动机，可采用直接动作式过流脱扣器或DL型电流继电器组成保护；对经常性过载的电动机可用GL型继电器实施保护，将其速断部分作为相间短路保护，反时限部分作为过载保护。
2.电动机的电流速断保护
电流速断保护作为电动机故障的主保护，当电动机出现各种短路故障时，瞬时作用于电动机跳闸。
2.1动作电流的整定计算
2.1.1异步电动机电流速断保护的整定
整定原则：躲过电动机的启动电流，即：
IOP=kKIST （6-40）
继电器的动作电流为：
IOP?r=I （6-41）
式中是kK——可靠系数，对DL型取1.4～1.6；对GL型取1.8～2；
kK——保护装置的接线系数；
ki——电流互感器的变比；
IST——电动机的启动电流，A。
2.1.2同步电动机电流速断保护的整定
同步电动机电流速断保护的整定原则应满足以下两条：
(1)躲过电动机的启动电流；
(2)躲过电动机外部短路时电动机的反馈电流，即：
IOP= kKI″k.max (6-42)
继电器的动作电流为：
I?r=I″k.max （6-43）
式中I″k.max——最大运行方式下电动机外部三相短路时，电动机的反馈电流，A。计算公式为：
I″k.max=(+0.95sinφN)I (6-44)
式中X″——电动机的次暂态电抗标幺值(可查表得到)；
φN——同步电动机额定负载时的相位角；
IN——电动机的额定电流，A。
2.2灵敏度校验
电动机电流速断保护的灵敏度：
k=≥2
式中Ik?min——最小运行方式下电动机端子上的两相短路电流值，A。
3.电动机的过负荷保护
电动机的过负荷一般是三相对称的，因此过负荷保护装置安装在单相上即可；又因过负荷一般短时不会造成大的危害，其动作时限应大于电动机的启动时间，一般取10～15s。
整定计算原则：躲过电动机的额定电流，即：
I=I (6-46)
继电器的动作电流为：
IOP?r=I (6-47)
式中是kK——可靠系数，作用于信号时取1.1；作用于跳闸时取1.3；
kre——继电器的返回系数。
4.电动机的低电压保护
前已述及，当供电系统中发生短路时，将使系统电压降低；如果短路点离接于系统的电动机较近，则电动机机头电压降低严重，造成电动机速下降、甚至停转，酿成不良后果。
电动机低电压保护的作用是：当电动机端口电压降低到一定程度后，将其从供电系统中切除，以保证故障切除后系统电压恢复时不再自启动，同时保证要求自启动的电动机的顺利启动。可见：对于供电系统中的不重要的电动机、无法自启动的电动机、只能空载启动的电动机、没有自同步装置的同步电动机和突然自启动会对人员及设备安全造成危险的电动机均要装设低电压保护。
对于电动机的低电压保护装置，有的采用低电压继电器、中间继电器、时间继电器构成保护装置，同时设有独立的直流操作电源；有的利用开关本身操作机构内的瞬时动作的失压脱口器。
4.1动作电压的整定
(1)异步电动机低电压继电器的动作电压为：
U=(0.6～0.7) （6-48）
(2)同步电动机动作电压为：
U=(0.5～0.7) （6-49）
式中U——供电线路的额定电压，V；
kII——电压互感器的变比。
4.2动作时限的确定
对不要求自启动的电动机其动作时限一般取0.5～1.5s。
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