注水电动机微机保护改造问题分析

电力系统建设是油田采油工艺中的重要环节，大庆油田经过七年开采，注水变电站已成规模，淘汰落后技术成为油田建设的一项重要工作。随着电力系统的发展，计算机控制技术已成功运用到继电保护领域，具有自我测试功能和强大的逻辑处理能力，以及非常高的可靠性、选择性、灵敏性、快速性，完全可以替代落后的继电器保护系统。本文对注水电动机微机保护改造过程中出现的一些问题进行分析，以供大家参考。

1电流互感器接线问题及解决方法

1．1电流互感器接线问题

高压注水电动机的主保护通常为差动保护，其接线方式一般采用两相星形接线，如图1所示。根据纵联差动保护原理，同一相的两个电流互感器的二次绕组电流大小相等、相位反向180°，微机保护装置计算其相量和为零，在运行时保护装置不会动作。如果一次电缆相序接线错误造成电流互感器二次接线与一次相序不对应，则是同一相的两个电流互感器的二次绕组电流大小相等、相位不是反向180°，微机保护装置计算其相量和不为零，在投运时因为电流起动峰值的原因，会造成电流差大于差动整定值，保护装置会起动跳闸出口。如果一次电缆相序接线正确，而电流互感器二次接线极性错误，也会造成同一相的两个电流互感器的二次绕组电流大小相等、相位相同，微机保护装置计算其相量和，电流和大于差动整定值，保护装置会起动跳闸出口。

1．2解决方法

解决一次电缆相序及互感器二次接线极性正确性的问题，我们在实际工作中总结了一套实用的模拟检验方法，模拟检验法接线如图2注水电动机绕组阻抗较大，采用的调压器输入电流较小，大约十几安培左右。(1)毫安表显示为零，表示一次、二次接线相序极性正确;(2)毫安表显示一次电流除以变比的数值，表示互感器有一个二次回路开路现象，需要进行检查;(3)毫安表显示一次电流除以变比数值的2倍，且注水电动机两侧电缆一次相序不对应或二次极性接反时，需要调正。

2阻抗匹配问题及解决方法

2．1电流互感器励磁阻抗及二次电流电缆线芯阻抗匹配问题

2．1．1电流互感器的励磁阻抗匹配问题注水电动机回路中的电流互感器励磁特性匹配极为重要，通常会选择同一厂家、同一批次生产的参数相同的互感器，但在改造时很难满足这一要求。2．1．2二次电流电缆线芯阻抗匹配问题交流电流回路示意图如图3所示。现场实际工作中，高压柜和星点柜分别安置在不同位置，造成高压柜内的电流互感器距离继电保护装置较近。星点柜安置在注水电动机附近而离继电保护装置较远的问题，会出现星点柜“5LH”电流互感器二次电缆接至继电保护装置的长度远大于高压柜“1LH”二次电缆接至继电保护装置的长度。长电缆电阻大，会造成同相两端电流互感器二次负荷不同，使电流互感器无法满足继电保护装置的灵敏性和选择性，也会产生不平衡电流，有可能造成继电保护装置误动作。

2．2解决方法

2．2．1电流互感器匹配问题的解决方法高压柜A、C相和星点柜A、C相分别是同一厂家、同一批次的产品，它们的励磁特性很相近，我们将高压柜和星点柜不同相的互感器进行调换，使同一相的互感器满足匹配要求。2．2．2二次电流电缆线芯阻抗匹配问题的解决方法(1)将原有的二次额定电流为5A的电流互感器更换为1A的电流互感器，增大变比，降低电缆压降损耗。(2)测量星点柜互感器二次电流回路电缆的直流电阻，计算电缆长度，将高压柜的电缆敷设长度与星点柜电缆长度相同，达到补偿电流的目的。电缆长度计算公式:L=(Ｒ·S/ρ)÷2(1)式中:L———需补偿的电缆长度，mＲ———需补偿的二次负荷，ΩS———电缆的截面积，mm2ρ———铜的电阻率(0．0175Ω·mm2/m)(3)在继电保护装置处带电缆测量电流互感器的励磁曲线，如图4所示。断开试验端子，将电流互感器二次侧开路，采用励磁特性测试仪在试验端子处分别测试它们的励磁曲线，然后进行比较，验证电流互感器的励磁曲线是否匹配。

3高压变频改造安装问题及解决方法

3．1高压变频改造时的安装问题

为了避免电动机起动影响电网的电压波动，目前很多注水变电站的高压电动机使用高压变频器。国标规定，2MW及以上的电动机应装设差动保护。通常，差动保护的电流互感器一组装设在开关出线侧，另一组装设在电动机中性点侧，而变频器装在开关和电动机之间，如图5所示。在变频工作条件下，差动保护一侧采集的是工频电流，另一侧采集的是变频后电流，因此差动保护会动作。

3．2解决方法

变频器起动时由低频开始，输出频率基本在50Hz以下，如果两侧的电流互感器都反映变频二次电流，可以满足差动保护要求。我们将高压开关柜侧的电流互感器安装到高压变频器输出端，解决了该问题。

4自动化仪表连锁问题及解决方法

4．1自动化仪表连锁问题

注水电动机自动化监控系统监控注水泵入口压力、出口压力、润滑油压力，以及电动机前后轴瓦温度、注水泵前后轴瓦温度和出口温度、定子绕组温度等，并将参数采集输入微机监控系统。发生故障时，PLC会对注水电动机电气系统进行控制，低油位、低水位、温度过高时，注水泵在值班室内的控制屏会发光、发出告警音响，控制屏内中间继电器闭合输出非电量信号，对注水电动机发出跳闸信号，保证注水电动机安全运行。

4．2解决方法

(1)注水泵入口压力、出口压力、高压注水电动机润滑油压力多选用智能压力变送器替代以往的电接点压力表。智能压力变送器通过压力传感器把压力信号转换成电压信号，将放大后的电压信号送至模/数转换电路，再转换为数字信号送单片机处理，最后输出4～20mA电流信号至PLC控制系统。PLC判断后发出停泵指令，高压注水电动机停泵。PLC采集高压注水电动机前后轴瓦温度、注水泵前后轴瓦温度和出口温度，设置报警值和连锁停泵值，满足设定条件时，发出报警信号，停止泵的运转，实现对高压注水电动机的保护。(2)温度变送器的测温探头直接安装在接线盒内形成一体化的变送器，高压注水电动机使用热电阻温度变送器对高温进行测试、报警。

5结语

微机保护的可靠性、选择性、灵敏性远高于继电器保护，可以对电流、电压互感器断线进行有效闭锁，降低保护误动几率，提高电动机安全运行的可靠性。它上传信息报文准确、清晰，可实现长时间存储，降低运行人员的劳动强度，为变电所无人值守创造了条件。

参考文献

［1］GB14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程［S］．

作者：卫东 刘国昌 崔宏鑫 单位：大庆油田工程建设公司油建公司