电动机保护毕业论文

剑朝

-摘要

本大型电动机保护设计共分四章.第一章主要介绍了发电厂厂用电系统的相关负荷及其保护配置原则，第二章讲述了厂用大型电动机不正常运行状态及故障类型、各保护的配置整定及原理，第三章则根据前两章讲述的内容通过对一台循环水泵电动机短路电流的计算，对其保护进行了综合的配置和整定，最后的第四章主要介绍了二次回路的设计注意事项及原则，并对第三章电动机所配保护进行了二次回路的设计应用。

本设计是严格按照学校下发的毕业设计任务书的要求而做的，主要是为了提高我们毕业生的自我创作能力和实际应用能力.

关键词：大型电动机、不正常运行状态、故障类型、继电保护

Summary

The large motor protection design consists of four chapters. The first chapter introduces the relevant power station service system load and the principle of protection configuration. The second chapter describes the factory does not work correctly with large motor status and fault type, the protection of the configuration setting and principles. Chapter III under the first two chapters describe the contents of the circulating pump by a motor short-circuit current calculation, its protection, a comprehensive configuration and tuning. The final chapter introduces the secondary circuit of the design considerations and principles, and with Chapter III of the conservation of the motor secondary circuit design applications.

This design is issued in strict accordance with the school's graduation requirements mandate to do the book, is to increase the ability of our graduates and practical application of self-creation ability.

Key words: large motor, not the normal operation state, fault type, relay protection

目录

前言............................................................................................................................ 3

第一章　　发电厂的厂用电系统.......................................................... 4

第一节　厂用负荷及其配置....................................................................... 4

第二节
3KV及以上电动机保护............................................................... 6

第三节
+ j" T8 a" n7 h* c) ], l发电厂厂用电主接线设计......................................................... 8

第二章　　电动机的保护........................................................................... 9

第一节
电动机的故障﹑不正常运行状态及保护方式................... 9

第二节
电动机的相间短路保护和过负荷保护............................... 11

第三节
电动机的单相接地保护........................................................... 16

第四节
; @! t8 v( v2 ~5 W) [电动机的低电压保护................................................................ 19

第三章   电动机保护整定计算算例............................................... 23

第一节　原始材料分析.............................................................................. 23

第二节　保护整定计算.............................................................................. 27

第四章   电动机保护的二次回路设计.......................................... 31

第一节
; @/ @, g$ g9 x二次回路的接线规程................................................................ 31

第二节
二次回路接线图.......................................................................... 32

第三节
. Y* b1 z! \9 ?设备安装单位编号..................................................................... 36

结束语.................................................................................................................... 40

参考文献............................................................................................................... 41

附录.......................................................................................................................... 42

前言

毕业设计是在大学学习生活中的最后一个环节，通过本次设计使我较为系统的复习了三年来所学的专业理论知识，提高了综合应用能力，初步了解了实际工程设计，培养了我们运用所学知识全面地、独立地分析问题的能力。

本设计是关于大型电动机的保护设计，其主要内容包括发电厂厂用负荷及其设计、大型电动机的故障及异常运行状态、大型电动机继电保护的原理及配置原则、二次回路设计原则等，并对1600kW循环水泵电动机进行继电保护的配置和选择，绘出了其保护的相关二次回路图。

在本次设计过程中，王双文老师给了我们很大的支持和帮助，并在老师精心的辅导下我们成功完成了毕业设计任务。在此，我向王双文老师表示感谢，另外，我也要感谢同学们对我的帮助。

由于我的水平有限，不妥和错误之处在所难免，敬请老师给予指正。

李建超

2010-6-8

第一章　　发电厂的厂用电系统
, x3 C) c, a& C, N$ `8 f
" I% t* }9 v) g' o. B6 p

第一节　厂用负荷及其配置
$ x) l' p: [1 q8 o

/ F0 ~/ }; e) L# l4 X! r- H

在发电厂的生产过程中，都需要有许多机械为主要设备和辅助设备服务，以保证发电厂的正常生产，这些机械称为厂用机械。厂用机械除极少数外（如汽动给水泵），都要用电动机拖动。

发电厂厂用机械用电及照明用电称为发电厂的厂用电。厂用电大多使用交流电，少量的是使用直流电。

发电厂厂用电的全部电力网络，厂用电配电装置和厂用电交直流电源等所构成的总体称为发电厂的厂用电系统。

发电厂的厂用电系统由以下几部分组成:

1）
  i4 Y1 H1 P# y- I6 o  `发电厂各车间的全部电动机。

2）
发电厂的照明。

3）
1 s* s0 ~8 z6 O) A( b$ q% b) f各种电压等级的厂用电配电装置。

4）
+ i7 t% z) l& f) N% @  O& i直流装置。

5）
% ^+ U! s% N* c- _9 I) @供给厂用电的电源等。

厂用负荷及配置

厂用负荷包括机组本体负荷和全厂公用负荷。按运行方式可分为：经常连续、经常短时、经常断续、不经常断续、不经常连续和不经常短时等六种类型。

按重要性分类：

（1）Ⅰ类负荷：指短时(手动切换恢复供电所需的时间)停电将影响人身或设备安全，使机组运转停顿或发电量大幅度下降的负荷，如给水泵、凝结水泵、送风机等。对Ⅰ类负荷的电动机必须保证自启动；接有Ⅰ类负荷的高低压厂用母线，应设置备用电源。当备用电源采用明备用方式时，应装设备用电源自动投入装置。

（2）Ⅱ类负荷：指允许短时停电，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运转的负荷，如输煤设备、工业水泵等。对于有Ⅱ类负荷的厂用母线，应由独立的电源供电，一般采用手动切换。

(3)
- h2 ^2 {0 w, d- L( F& |7 NⅢ类负荷：指较长时间停电不会直接影响生产，如实验室和中央修配厂的用电负荷。对Ⅲ类负荷，一般有一个电源供电。

(4)
! Q5 z4 C8 t7 F事故保安负荷:指在停机过程后一段时间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢复供电。根据对电源的不同要求,事故保安负荷分为两种:

①
) T2 [# h9 B) o# B" X6 B* e. W直流保安负荷：由蓄电池组供电，如发电机的直流润滑油等。

②
交流保安负荷：平时由交流厂用负荷供电，失去厂用工作和备用电源时，交流保安电源（一般采用快速自启动的柴油发电机）应自动投入，如200 MW级以上机组的盘车电动机。

(5)
, z* X! m' t: @不间断供电负荷:在机组启动，运转到停机过程中，甚至停机以后的一段时间内，需要连续供电并且油恒频、恒压特性的负荷，如实时控制用电子计算机不间断供电装置，一般采用蓄电池组供电的电动发电机组或配电静态开关的静态逆变装置。

第二节
3KV及以上电动机保护

+ w! `" q! M+ i$ ?
' `- f& Y6 i- R$ f% C& h( c

对电压为3KV及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行方式应装设相应的保护装置。

一）
9 n& P: y% S( i$ |0 U5 k/ U! l; j8 [定子绕组相间短路

二）
定子绕组单相接地

三）
定子绕组过负荷

四）
/ h+ T9 ~- R+ t- s. J' n+ v5 U定子绕组低电压

五）
8 Y) B$ F1 {7 x" J同步电动机失步

六）
$ K' o* z5 q3 z* U! ~6 T同步电动机失磁

七）
同步电动机出现非同步冲击电流

①
! a1 z1 J, x% k, h对电动机绕组及引出线的相间短路，装设相应的保护装置，应符合下列规定：

1）2MW以下的电动机，宜采用电流速断保护，保护装置宜采用两相式。

2) 2MW及以上的电动机，或电流速断保护灵敏系数不符合要求的2MW以下电动机，应装设纵联差动保护。

3) 保护装置应动作于跳闸。对于具有自动灭磁装置的同步电动机，保护装置尚应动作于灭磁。

② 对于单相接地故障，当接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护；当接地电流小于5A时，可装设接地检测装置。

单相接地电流为10A及以上时，保护装置动作于跳闸；单相接地电流为10A以下时，保护装置可动作于跳闸或信号。

③ 对于电动机的过负荷应装设过负荷保护，并符合规定：

1）生产过程中易发生过负荷的电动机应装设过负荷保护，保护装置应根据负荷特性，带时限作用于信号或跳闸。

2)启动或自启动困难，需要防止启动或自启动时间过长的电动机应装设过负荷保护，保护装置应动作于跳闸。

④ 对母线电压短时降低或终断，应装设电动机低电压保护，并符合下列规定：

一）
. a* h, Z: ^! b对母线电压短时降低或中断后又恢复时，需要断开的次要电动机和有备用自动投入机械的电动机，应装设低电压保护。

二）
根据需要生产过程不允许或不需要自启动的电动机，应装设低电压保护。

三）
在电源电压长时间消失后从电力网中自动断开的电动机，应装设低电压保护。

⑤ 对于同步电动机的失步，应装设失步保护。

失步保护应带时限动作，对于重要电动机，动作于再同步控制回路；不能再同步或根据生产过程不需要再同步的电动机，应动作于跳闸。

⑥ 对于同步电动机，失磁可引起母线电压严重降低，宜装设专用的失磁保护。失磁保护应带时限动作于跳闸。

⑦ 2MW及以上以及不允许非同步冲击的同步电动机，应装设防止电源短时中断在恢复时造成非同步冲击的保护。

保护装置应确保在电源恢复之前动作。重要电动机的保护装置，应作用于再同步控制电路；不能再同步或根据生产过程不需要再同步的电动机，保护装置应动作于跳闸。

第三节
4 l# v: s3 P/ I& t5 l# c% }发电厂厂用电主接线设计

一、按发电机容量、电压决定高压厂用电压：

(1)
) h- J6 x% W8 h" c8 v/ U! z$ O0 k7 s容量60MW及以下，发电机电压10.5KV时，可采用3KV

(2)
容量100~300MW，宜采用6KV

(3)
容量300MW及以上，当技术经济合理时，可采用两种高压厂用电压

二、按厂用电压划分电动机容量范围

厂用电动机的电压一般按容量选择

（1）当厂用电压为3KV时，100KW以上的电动机一般采用3KV，100KW以下者一般采用380V

（2）当厂用电压为6KV时，200KW以上的电动机采用6KV，200KW以下者采用380V

对于100KW（厂用高压3KV时）和200KW（厂用高压6KV时）容量上下的厂用电动机，可按工程具体情况和技术经济比较，确定采用的电压。

（3）东方公司和PW工程60MW机组采用3KV和10KV两种高压厂用电压时，200~1800KW的电动机采用3KV，大于1800KW的电动机采用10KV，小于200KW的电动机采用380V。

第二章　　电动机的保护

  o+ T0 `3 l' d, T5 K) h

第一节  电动机的故障﹑不正常运行状态及保护方式

2 q" ^' q6 K- K' ]* ^
. v0 D+ N* {3 U3 }

电动机有异步电动机和同步电动机之分。发电厂厂用机械中，大多是异步电动机，但在不需要调速的负荷中，如给水泵和低速磨煤机等设备，则采用同步电动机。电动机的主要故障是定子绕组的相间短路、单相接地和匝间短路。
定子绕组的相间短路是电动机最严重的故障，会引起电动机本身的严重损坏，使供电网络的电压显著下降，破坏其它用电设备的正常工作。因此，对于容量为2000KW及其以上的电动机．或容量小于2000KW，但有6个引出线的重要电动机，都应装设纵差保护，对一般高压电动机则应装设两相式电流速断保护，以便尽快地将故障电动机切除。
6 n1 c) B8 X3 O9 q$ _; x单相接地对电动机的危害程度取决于供电网络中性点的接地方式。对于小电流接地系统中的高压电动机(3-10kV的高压供电网络中的电动机)，发生接地故障后，危害较小。按照规定，当发生接地故障时，电容电流大于5–l0A时．就会烧坏电动机绕组和铁心，因此应该装设接地保护。当接地电流大于5A时保护动作于信号，当接地电流大于l0A时，保护可动作于跳闸，也可动作于信号。
& C& ^" g/ E: i4 s( ~" ~2 n5 A一相绕组匝间短路，会破坏电动机的对称运行，将使相电流增大。最严重的情况是，电动机的一相绕组全部短接，此时，非故障相的两个绕组将承受线电压，使电动机遭到损坏。但是，目前还没有简单而又完善的方法来保护匝间短路，所以，一般不装设专门的匝间短路保护。
" q2 k% r1 d4 J# }2 W% X& m电动机的不正常工作状态，主要是过负荷运行。产生过负荷的原因是：所带机械过负荷，供电网络电压和频率的降低而使转速下降；熔断器一相熔断造成两相运行；电动机启动和自启动的时间过长。较长时间的过负荷会使电动机温升超过它的允许值，这样就加速了绕组绝缘的老化，甚至会将电动机烧坏。对于容易发生过负荷的电动机应该装设过负荷保护，动作于信号，以便及时进行处理。
电动机电源电压因某种原因降低时，电动机的转速将下降，当电压恢复时，由于电动机自启动，将从系统中吸取大量的无功功率，造成电源电压不能恢复。为保证重要电动机的自启动，应装设低电压保护，按电压降低的程度和持续的时间，依次切除不重要的电动机。

由于运行中的电动机，大部分都是中小型的，因此，不论是根据经济条件还是根据运行的要求，它们的保护装置都应该力求简单、可靠。对电压在500V以下的电动机，特别是75KW及其以下的电动机，广泛采用熔断器来保护相间短路和单相接地故障。对于较大容量的高压电动机，应该装设由继电器构成的相间短路保护，瞬时作用于跳闸。

第二节
电动机的相间短路保护和过负荷保护
* G/ l4 U# ~! I

$ p9 Q% ]$ ?: q1 b4 Q

对于厂用电动机，容量为2000KW以下时，一般可以装设电流速断保护。容量在2000KW及其以上的电动机，或容量小于2000KW，但有6个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏系数的要求时，都应该装设纵差保护。此外，对生产过程中容易发生过负荷的电动机，应该装设过负荷保护。

一﹑纵差保护

1、原理接线图

在小电流接地系统的供电网络(3～6KV)中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，保护的原理接线图如图-1所示。电动机的纵差保护由两个差动继电器构成，保护装置瞬时动作于断路器跳闸。

2、整定原则

保护装置的动作电流按照躲过电流互感器二次回路断线来整定，此时流过继电器的电流按最大负荷电流考虑，即

- J7 D+ D3 e7 l5 k$ w; n一次动作电流
3 z" a5 c* g5 S  `# r4 s9 |, I# H* y

二次动作电流
$ p, i3 B3 z& g3 `4 Q) B+ N' r

8 s- x( ?6 a- B! }
式中
——可靠系数，当采用DCD一2型继电器时取1.3，当采用DL-11型继电器或微机保护装置时取
  L1 m! x! B/ @7 ?1 f1.5～2;

  R! U. j; v7 }/ d$ _
——电动机的额定电流；

+ n( u0 }# }( ?& q ——电流互感器的变比。

3、灵敏度校验

保护装置的灵敏度可以按照下式进行整定

式中 ——最小运行方式下，电动机出口两相短路电流。

其最小灵敏系数应不小于2。

二﹑电流速断及过负荷保护

中小容量的电动机一般采用电流速断保护作为电动机相间短路故障的主保护。电动机内部及电动机与断路器之间的连接电缆上发生故障时，保护装置均能动作，电流互感器应尽可能安装在断路器侧。

（一）电流速断保护

1、原理接线图

保护装置的原理接线图如图—2所示。保护装置可以采用接于相电流差的两相单继电器接线方式，也可以采用两相两继电器接线方式。

对不容易产生过负荷的电动机，接线形式可以采用电磁型电流继电器；对于容易产生过负荷的电动机，则采用反时限电流继电器。反时限电流继电器的瞬间动作元件作用于断路器跳闸，作为

电动机相间短路的保护；继电器的反时限元件可以根据拖动机械的特点，动作于信号、减负荷或跳闸，作为电动机的过负荷保护。

. U* k6 F/ C0 T2 f/ O1 n% z2、整定原则

电动机电流速断保护的动作电流按躲过电动机的起动电流计算,即

二次动作电流

式中
5 [' V8 Q" d+ X" I——可靠系数，对DL-10型继电器采用1.4～1.6,对GL-10型继电器采用1.8～2

——接线系数，当采用不完全星型接线式取1，当采用两相电流差式接线方式时取√3；

      ——电动机的起动电流（周期分量）

3、灵敏度校验

保护装置的灵敏度可以按照下式进行校验

                    

式中 ——系统最小运行方式下，电动机的出口两相短路电流。

（二）过负荷保护

   电动机过负荷保护的动作电流按躲过电动机额定电流 整定，计算式为

式中      ——可靠系数，动作于信号时取1.05，动作于减负荷时取1.2;

            ——返回系数，取0.85。

第三节  电动机的单相接地保护
  x) D) A% p, w; T
3 o7 R, ?( x& v& ]6 f. j) `' i

一﹑接地保护的装设原则

对工作在中性点直接接地系统的电动机，可借助于相间短路保护瞬时动作于跳闸。

在小电流接地系统中的高压电动机，当容量小于2000KW及其以上，而接地电容电流大于10A，或容量为2000KW及其以上，而接地电容电流大于5A时，应装设接地保护，作用于断路器跳闸。

二﹑由零序电流互感器构成的接地保护

1﹑原理接线图

高压电动机单相接地的零序电流保护装置的原理接线图如图—3所示。图中TA0为一环形导磁体的零序电流互感器。正常运行以及相间短路时，由于零序电流互感器一次侧三相电流的相量和为零，故铁心内磁通为零，零序电流互感器二次侧无感应电动势，因此电流继电器KA中无电流通过，保护不会动作。外部单相接地时，零序电流互感器将流过电动机的电容电流。

2﹑安装零序电流互感器时应注意以下两点：

(1) 电缆头和零序电流互感器的支架用绝缘物隔开。

(2) 在发生单相接地时，接地电流不仅在地中流过，也可能沿着电缆外皮流过。为了防止区外故障时保护装置误动作，电缆头接地线应穿过零序电流互感器。

三﹑整定原则

当该系统的其他设备接地短路时，本电动机会流过自身的电容电

流，而此时本电动机保护又不该动作，所以电动机保护装置的动作电流，故该按躲过电动机本身的电容电流整定，即

                  

式中
——可靠系数，取4～5；

——外部发生单相接地故障，由电动机本生对地电容产生的流经保护装置的最大接地电容电流。

四﹑灵敏度校验

电动机单相接地保护装置的灵敏系数校验式为

                 

式中
——系统最小运行方式下，被保护设备发生单相接地故障时，流过保护装置的最小接地电容电流。

图—3

第四节  电动机的低电压保护
+ s+ f, v1 ?- h& A7 B

  a8 h/ M8 I6 W. j( x/ X2 x

当供电网络电压降低时，异步电动机的转速都要下降，而当供电母线电压又恢复时，大量电动机自启动，吸收较其额定电流大好几倍的起动电流，致使电压恢复时间拖长。为了防止电动机自起动时使电源电压长时间严重降低，通常在次要电动机上装设低电压保护，当供电母线电压降低到一定值时，延时将次要电动机切除，使供电母线有足够的电压，以保证重要电动机自启动。

低电压保护的动作时限分为两级：一级是为保证重要电动机的自起动，在其他不重要的电动机或不需要自启动的电动机上装设带0．5–1s时限的低电压保护，动作于断路器跳闸；另一级是当电源电压长时间降低或消失时，为了人身和设备安全等，在不允许自启动的电动机上，应装设低电压保护，经5–l0s时限动作于断路器跳闸。

/ h, z& b" x- i3 T7 m# P5 n一、低电压保护的装设原则

（1）对于能自启动的I类电动机，不装设低电压保护。但是，当有备用设备自动投入时，为了保证I类电动机的自启动，在II、III类电动机上应装设低电压保护，动作于跳闸。

（2）当电源短时消失或降低时，为了保证I类电动机的自启动，在II、III类电动机上应装设低电压保护，动作于跳闸。

（3）当电压长期消失或降低时，根据生产过程和技术保安等的要求，不允许自启动的电动机应装设低电压保护作用于跳闸。

二、低电压保护装置的接线

对于 3–KV高压厂用电动机的低电压保护装置的接线，一般要满足以下四点基本要求：

（1）能反映对称的和不对称的电压下降。因为在不对称短路时电动机也可能被制动，因而当电压恢复时，也会出现自启动问题。

(2)当电压互感器一次侧发生一相和两相断线或二次侧发生各种断线时，保护装置均应不动作，并应发出断线信号。但是在电压回路

发生断线故障期间，若厂用电母线上电压真正消失或下降到规定值

时，低电压保护仍应正确动作。

(3)当电压互感器一次侧隔离开关或隔离触头因误操作被断开时，

低电压保护不应动作，并应该发出信号。

(4)接线中应该采用能长期耐受电压的时间继电器。

（5）0.5s与10s的低电压保护的动作电压应分别整定。

图-4

根据上述要求拟定的比较完善的电动机低电压保护接线图如图—4所示。图中，KVl–KV4为低电压继电器，KVl–KV3用于0.5s跳闸的低电压保护，KV4用于10s跳闸的低电压保护。KVl、KV2所接电

压为UUV、UVW。KV3和KV4所接电压为UUW。KV3和KV4的专用熔断器(Fu4、Fu5)的额定电流比FUl–FU3熔断器的额定电流要大两级，

在电压互感器二次回路故障时，FUl–Fu3先熔断，从而闭合，经KMl的动断触点启动时间继电器KTl，历时0．5s后，KT1延时

触点闭合，起动信号继电器KS1，发出低电压保护跳闸信号，并将直流正电源加至低电压保护0.5s跳闸小母线WOFl，把次要电动机切除。如供电母线的电压仍不能恢复，则当电压降低到KV4的整定值时，KV4动作，其动断触点闭合，起动时间继电器KT2，历时10s后，KT2的延时触点闭合，起动信号继电器KS2，发出低电压保护跳闸信号，并将直流正电源加至低电压保护10 s跳闸小母线WOF2上，把相应的电动机切除。KTl和KT2动作后断开其动断触点，分别在绕组回路中串人电阻器Rl、R2，以减少回路电流，从而使时间继电器能长期通电而不致烧毁。

当电压互感器一、二次侧断线时，KVl～KV3中相应与断线相无关的低电压继电器的动合触点闭合，光字牌HLl亮，发出电压回路断线信号。同时，KMl的动断触点打开，断开KTl、KT2的操作电源，将低电压保护闭锁，因而可以防止低电压保护因电压回路断线而误动作。

# `2 v. C& a, K$ E; }. ^. a! K* H当电压互感器一次侧隔离开关因误操作而断开时，直流回路的隔离开关动合辅助触点QS随之断开，将保护的直流电源断开．从而可以防止保护的误动作。同时，监视直流电源的继电器KVS失磁，其延时返回的动断触点闭合，光字牌HLl亮，发直流回路断线信号。同理，当直流回路熔断器熔断时，也发出此信号。

三、整定原则

保护装置动作电压的整定如下：

以10 s延时切除重要电动机的低压继电器KV4的整定值，在高温高压发电厂可以取为额定线电压的45％，即45V；在中温中压发电厂，可以取额定线电压的40％，即40V。

以0．5s延时切除不重要电动机的低电压继电器KVl～KV3按照躲开最低运行电压及大容量电动机的起动电压来进行整定，一般可以取额定线电压的65％～70％，即65～70V。

第三章   电动机保护整定计算算例
1 }$ d, g% b* ?% _$ {

第一节　原始材料分析

/ A  B% k" T$ d/ \
. I( U& i( s1 }9 @5 o

某发电厂，其主变参数 ，厂用工作变、备用变参数以及一台参考高压循环水泵电动机参数。完成此发电厂的厂用电接线，以及一台高压电动机的保护配置。

6 |! A, p: K9 _+ l- p9 x( d一、发电机型号及参数
型号：QFQS-200-2型额定电压：15.75KV

频率 ： 50HZ
接法2-Y
相数：3相
额定转速：3000转/分

额定氢气：
+ H1 ^' L+ f) b* w; a7 Z% r% A! k: u% {0.294Mpa.
Sn=235MVA
UN=15.75kv
Xd=0.1456

氢气温度 ; a% k  _* G6 Q9 h	额定功率	功率因数	定子电流	励磁电流
+40	235000KVA	0.85	8625A	1749A
+30	247000KVA	0.81	9060A

  u6 o: i. s5 K& N# O, U( n, W二、主变型号及设备参数

型号：SFP-240000/220
额定容量：240000KVA

额定电压:
242/15.75KV
$ i, @( l1 C' u- E% M1 y接线组别:Y0/△
阻抗电压：13.7%

空载电流:
0.27%
空载损耗：181.6KW

负载损耗：665.7KW
额定电流：572.6/8798A

频率：50Hz
$ _5 n8 x! s" \# u3 z相数：3相

三、高压工作变参数

型号：SFFL-31500/15.75
6 V& b0 E; V: f" C9 O额定容量:31500/20000-11500KVA

额定电压:15.75/6.3/6.3KV
! q% a9 Q2 _; s5 c7 d* c! K3 kSn=31.5MVA;
. e+ k+ d) q) F5 Y) H变比：15.75/6.3/6.3

US12%=16.9%,
; W$ Z8 T5 F* p2 y1 R, L9 [US13%=18.9%，
US23%=8%

接线组别： △/△/△-12-12,
+ G0 W6 X7 Q! u" b+ D阻抗电压：高-中 16.9
0 G& y; K3 E) y% W$ k: X高-低 18.9

空载损耗：26.9KW
负载损耗：198.7
频率：50Hz

相数：3相
$ Z3 L7 L" Y$ d3 C/ h3 D! v额定电流：1155/1833-1054A

' P7 x- A' K! x) |0 r四、高压备用变参数

型号：SFFZL-31500/220
额定容量：31500/16000/16000KVA

接线组别: Y0//-11-11
阻抗电压：21.5%

空载电流：0.59%
- \. z$ j2 ^. J空载损耗:47.8KW

负载损耗：176.1KW
额定电流：83/1466/1466A

相数：三相
频率：50Hz

  T: ]2 m4 M& `0 J$ m五、循环水泵电动机参数

型号：YL-1600-16/2150-1
, U; Z- u9 a3 ?; T1 p3 B容量：1600KW

额定电压：6000KV
额定电流：197A

转速：370转/分                启动电流：1280.5A

频率：50Hz

    六、电缆型号：ZLQ20-6

循环水泵电缆尺寸：3×150           长度：300米

七、循环水泵电流互感器型号：LFS-10-0.5/8-600/5

八、6kv母线用电压互感器型号：3（JDZJ-6）

     额定电压比 （6/ ）（0.1/ ）（0.1/ ）

$ E8 _3 L, V6 g" M4 T熔断器型号 ：GN/9-10S/400

分析设计材料，，根据第一章第三节的内容，厂用电的一次主接线可设计为图－5的接线形式。

     说明：此电厂用一台发电机，和一台主变，厂用电变压器有两台，分别为工作变和备用变，与系统连接高压侧为双母线接线方式，6KV厂用电母线采用单母分段接线方式，各段母线上接有各种厂用电

图-5

动机，以及厂用低压变压器。

第二节　保护整定计算
% `6 b! T! |9 h! H0 b5 L; Y! A
4 `0 d# T8 a! Z/ D7 O% n$ s

为了给1600KW循环水泵电动机配上合适的保护，首先我们需要对与电动机相关的网络参数及短路电流进行计算:

在厂用电系统中，电缆的单相接地电容电流是主要的,其它的，如变压器、硬母线和电动机的电容电流均可忽略。

电缆的单相接地电容电流按下式计算：

6KV 电缆电路：Ioc=（95+2.84S）/(2200+6S)/Ue

10KV电缆线路：Ioc=（95+1.44S）/(2200+0.23S)/Ue

Ｓ—电缆截面积　
Ｕｅ—额定电压（KV）（mm2）

6 n2 K' h9 m* I7 f当电动机出口处发生三相短路故障时：查阅资料可得下列参数：

发电机Ｇ：Sn=235 MVA ；Ｕｎ＝15.75KV　　Ｘｄ＂＝0.1456

变压器T:Sn=31.5MVA； 变比：15.75/6.3/6.3;

# o7 o" }; @/ u% O: mUS12%=16.9%,
& k. s4 r/ `+ D/ j! g' fUS13%=18.9%,
US23%=8%

可得：US1%= （US12%+US13%+US23%）=13.9

  v% b3 p4 `* [; X5 @7 e& d1 PUS2%= （US12%+US13%-US23%）=3

线路L：L=0.3KM；X=0.069Ω/KM;

作出等值网络如右图所示，

取SB=100MVA,UB各电压等级的平均额定电压，则得：

X1=0.1456×100/235=0.062;

X2=13.9/100×100/31.5=0.443;

X3=3/100×100/31.5=0.095;

X4=0.3×0.069×100/6.32=0.052;

所以；XΣ=X1+X2+X3+X4=0.6522;

短路电流的标幺值：If*= =-j1.53;

短路电流的有名值：

If=If*× =1.513× =14020A;

接下来，经过对以上计算的分析，结合电动机的保护配置规程，我认为6—10KV电动机应配置纵联差动保护或电流速断保护、过负荷保护、零序电压保护、低电压保护。下面通过计算验证能不能配置这些保护：

电流速断保护和过负荷保护的计算如下：

一．电流速断保护：（采用DL-10型继电器）

1．动作电流的整定：

- p. J, n' E5 N按躲过电动机的启动电流来计算:

二次动作电流：

动作时限整定：

7 W% h; v) a5 O* h( y/ M4 @5 m* h0 \因为电动机是供电网络的末端，电流速断保护应不带延时，即取0s。

2.灵敏度校验：

灵敏度满足要求，从经济上考虑不需配置纵联差动保护。

二．过负荷保护：（动作于信号）

1.动作电流的整定：

2.动作时间的整定：

过负荷保护装置的动作时限应躲过电动机起动的全部动作时间，一般取15～20s；

3.灵敏度的校验：

；满足要求。

电流速断保护应该在发生相间短路瞬间0S动作于跳闸。满足选择性和速断性要求。而过负荷保护作为后备。延时动作于发信号。以便提醒我们的工作人员注意。

三．单相接地保护：（采用DD—1型继电器，瞬时动作于信号）

1．动作电流的整定：

又因为

故可知道

2．动作时间的整定：

单相接地保护的动作时限为0s；

3.灵敏度校验：

     

故满足要求。

根据原始资料要求，由于电动机容量小于2000MW，由计算得电

动机的接地电容电流小于5A.所以应该不配接地保护或可以配接

地保护，动作于信号。

第四章   电动机保护的二次回路设计
/ B5 {, Y9 S  z" ?0 e' l

二次接线图是用二次设备特定的图形、文字符号表示设备相互连接的电气接线图。它是设备检修和安装的依据。本章简要的介绍其安装特点及读图方法。

第一节
二次回路的接线规程

以上介绍了电动机保护配置的所有内容，下一步我们进行二次回路绘制的相关内容，下面是对规程的介绍。

一、绘制二次回路的基本原则

（1）二次回路中应包括所有设备元件。

（2）在绘制图形时应采用国家统一规定的图形、文字和数字符号。

（3）绘制接线时应按实际连接的顺序绘出。

二、二次回路的原理图

原理图是表示二次回路各元件间的电气联系和工作原理的图形。原理图的特点是：

（1）采用位置画法，即将继电器、接触器、断路器等的触点和线圈以整体形式表示出来。

（2）将电压、电流回路绘制在一起。
; w# r& [8 n4 s; a1 K1 p

（3）绘制时，不画元件的内部接线，只绘制各元件间的电气连接。

原理图的优点：可让人对整个保护装置有整体概念。

第二节
二次回路接线图

一、
二次接线图的内容依照电源和用途可分为下述几种：

（1）电流回路。包括交流电流回路，即由电流互感器TA（LH）二次侧供电的全部回路，也包括由直流电源供电的全部回路。（2）电压回路。由电压互感器TV（YH）二次侧及三相五柱电压互感器开口三角形供电的全部回路组成。

（3）测量回路。测量回路也称计量回路，包括电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表等的电流和电压线圈的的回路。

（4）保护回路。保护回路为接有电流继电器、电压继电器、时间继电器的线圈和接点的回路。

（5）开关和信号回路。包括各种控制开关、转换开关、灯光信号、信号继电器的线圈和接点、音响信号的回路。

（6）操作回路。继电器合闸、跳闸线圈、以及备用电源自动合闸的电路称为操作回路。

根据任务书的要求，我们需要绘制出所设计电动机的保护屏，所以我们只需要绘制其电流回路、电压回路、保护回路和信号回路。在此，我们设置一电流互感器和一套三相五柱式电压互感器。

二、
二次接线图的表示方法及图形、文字符号

二次接线图的表示方法采用原理接线图和安装接线图。

（1）原理接线图。原理接线图包括： ①归总式原理接线图；②展开式原理接线图。

（2）安装接线图（即施工图）。安装接线图：①屏面布置图；②屏后接线图。

在此设计中，我们用到了以下符号：

Q、QF(DL):断路器及其辅助触点，

Q、QS(G)：隔离开关及其辅助触点；

T、TA（LH）:电流互感器；
T、TV（YH）:电压互感器；

KI、KA（LJ）：电流继电器
. X2 C4 I' A- v. cKU、KV（YJ）：电压继电器；

KTP（TJ）：跳闸继电器；
, K" `2 v: H. f  yKAM（ZJ）：中间继电器；

F、FU（RD）：熔断器；
KS（XJ）：信号继电器；

+、—：控制小母线；M701、M709、M710、M703、M716等。

（一）原理接线图

    表示二次回路工作原理的接线图称原理接线图，简称原理图。

归总式原理图的特点是：

（1）采用位置画法，即将继电器、接触器、断路器等的线圈和触点以整体形式表示出来。

（2）将电压电流回路绘制在一起。

（3）绘制时，不画元件的内部接线，只绘制各元件间的电气联接。

原理图的优点，让我们对整个保护装置构成有一个明确的整体概念，有利于理解装置的工作原理。

（4）归总式原理图的缺点是：当元件比较多时，接线相互交叉，显得零乱；没有给出元件内部接线，没有元件端子及回路编号，使用不方便；直流部分仅标出电源极性，没有具体表示从那组熔断器引来；信号部分只标出“至信号”，未绘出具体接线。

  （5）归总式原理图主要用于表示继电器保护和自动装置的工作原理及构成该装置所需设备。是二次接线设计的原始依据。

（6）展开式接线图

    其特点课本已讲述的非常详细，在这儿不再详细介绍。以下为水循环泵的展开图介绍：

- i- X; ?0 o# \. I' x2 H' I" La.它是按电流回路（正序回路，零序回路），电压回路，保护回路，信号回路编排。

2 g& \4 m9 y% Z8 X; pb.用到的继电器详见“设备一览表”。

（二）安装图

   表示二次设备的具体安装位置和布线方式的图纸称安装图。它是二次设备制造、安装的实用图纸，也是运行、调试、检修的主要参考图纸。同时它是以展开图、屏面布置图和端子排图为原始资料，由制造厂的设计部门绘制供给的.

（三）屏面布置图

屏面布置图是表示二次设备的尺寸、在屏面上的安装位置及相互距离的图纸。屏面布置图应按比例绘制（一般为1:10）

  屏面布置图应满足的要求：

1.凡需监视的仪表和继电器都不应该布置的太高。

" w  |2 _+ o% t6 s2.对于检查和实验较多的设备，应位于屏的中部，同一类的设备应布置在一起，以方便检查和实验。

3.操作元件（如控制开关、按钮、调节手柄等）的高度要适中，相互间留有一定的距离，以方便操作和调节。

4.力求布置紧凑、美观。相同的安装单位的屏面布置应尽可能一致；同一瓶上若有两个及以上安装单位，其设备一般按纵向划分。

    根据要求，该电动机的保护屏面是按10:1的比例设置从上往下依次为电流继电器，电压继电器，时间继电器，中间继电器，光子牌，信号继电器，压板。同种继电器放在一起，以便于检修，光子牌和信号继电器放中间，便于查看。

（四）屏后接线图

   屏后接线图是表明屏后布线方式的图纸。它是根据屏面布置图中设备的实际位置绘制；屏后两侧有端子排，屏顶有小母线等；每个设备都有编号，设备的接线柱上都加有标号和注明去向。屏后接线图不要求按比例绘制。

第三节  设备安装单位编号

- C# i  _. u1 g" w7 @

     为了区分同一屏上属于不同一次回路的二次设备，设备上必须标以安装单位的编号。安装单位的编号以罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV、…来表示。

（1）同型号设备顺序

     在同一安装单位的设备若有几只相同类型的设备，这种同型号的设备应以阿拉伯数字的次序来区别，如在同一安装单位中有三只电流继电器，则分别以1KA、2KA、3KA来表示。

（2）设备的顺序号

在同一安装单位中所有设备的顺序号是以阿拉伯数字来表示的，即根据设备在屏幕上的位置，按从左到右，按从上到下的顺序给每一个设备编号。在安装接线图上，设备标号以圆圈表示在设备图形的左上角，设备的型号则写在设备图形的上方与设备图形的上方与设备标号平行。

（3）回路标号

为了了解每条回路的用途及进行正确的连接。我们通过回路标号加以区分，回路标号由1—4个数字组成，对于交流回路，数字前加相别文字符号；不同用途的回路规定不同标号数字范围，反之，由标号数字范围可知道属哪类回路。回路的标号是根据等电位原则进行，即任何时候电位都相等的那部分电路用同一标号。具体工程中，只对引致端子排的回路加以标号，同一安装单位的屏内设备之间的连接一般不加回路标号。

   本设计共涉及了一个安装单位，用罗马数字I表示。对同一安装单位上的相同继电器，为了区分用1，2，3。例如 1KA、2KA、3KA、、、1KV、2KV、3KV、等。屏正面图是按从左下右的顺序排布，而背面图是从右向左的顺序排布。为了了解每条回路的用途及进行正确的连接。我们通过回路标号加以区分。例如控制回路标号101，102等，信号回路701，710，709等。还如零序电流回路用L411等。回路的标号是根据等电位原则进行，即任何时候电位都相等的那部分电路用同一标号。

设 备 一 览 表

序号	设备名称	符号	型号	备注
1	电流继电器	KA	DL——10	5
2	零序电流继电器	KA	DD——1	1
3	电压继电器	KU、KV（YJ）	DY——28或DY——28C	4
4	中间继电器	KM	DZS——117或DZ——17	1
5	信号继电器	KS（XJ）	DX——31	5
6	零序电压继电器	KVS	LLY——2	1
7	电流互感器	T、TA（LH）	ＬＦＳ—１０—０.5/8—600/5	1
8	电压互感器	T、TV	３（ＪＤＺＪ—６）	1
11	跳闸继电器	KTP、TJ		1
13	熔断器	F、FU（RD）		5

结束语

( `2 r) f( Z' r" N# \

在2010年５月５日至６月８日的毕业设计中，通过对大量大型电动机保护资料的查找和学习中，让我受益匪浅。

在此期间，通过学校图书馆借书、上网搜集资料、同学之间的交流以及老师的帮助，我获取了很多此次毕业设计的相关资料。在接下来的资料整理过程中，对于电动机保护的原理、定值整定、二次回路设计等的研究是一项严肃而又艰巨的任务。在此设计过程中，我们大家的自我思考能力和深入研究的能力都有了显著提高，我将三年来所学过的专业知识进行了一次全面系统的复习，并且学习到了很多新的知识。另外在做毕业设计的过程中，王双文老师为我们大家做了精心的辅导，在老师的指点下我们将疑点逐步解决，而且还学习到许多新的知识和分析解决问题的方法，并成功完成了设计任务，在此表示衷心的感谢！

参考文献：

【1】.杨晓敏 主编   王双文  王艳丽   副主编    郑州：《电力系统继电保护原理及应用》中国电力出版社，2006年4月；

【2】能源部西北电力设计院  编   北京：《电力工程设计手册1（电气一次部分）》，水利水电出版社，1992年11月。

【3】能源部西北电力设计院  编   北京：《电力工程设计手册2（电气二次部分）》，水利水电出版社，1992年11月。

【4】陈景惠  主编   北京：《发电厂及变电站二次接线》，水利电力出版社，1991年2月。

【5】张玉诸  编著  华北电力水院：《发电厂及变电站二次接线》，水利电力出版社，1979年1月

【6】张希泰  陈康龙   主编《二次回路识图及故障查找与处理》，中国水利水电出版社，2005年2月

【8】方大千  主编  《继电保护及二次回路速查速算手册》，中国水利水电出版社，2004年10月

【9】郑州电力高等专科学校图书馆：《电力设置的继电保护和制动装置设计规范》。

, t/ r5 a  \# z: I. d6 A

附录

1 K. l! Z1 }# n: P! R% d

haohao

good. but it seems short as an academic article!

zgtao2007

有些公式怎么没列出来啊