电动机轴电流的防范措施详细版

文件编号：GD/FS-6143

（解决方案范本系列）

电动机轴电流的防范措施

详细版

A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing.

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电动机轴电流的防范措施详细版

提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。

一、轴电压、轴电流的产生

在电动机运行过程中，如果在电机两轴承端或转轴与轴承间存在轴电流时，将会大大缩短电机轴承的使用寿命，严重时只能运行几小时。

1．磁不平衡产生轴电压

交流异步电动机在正弦交变的电压下运行时，其转子处在正弦交变的磁场中。由于电动机定转子扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，在磁路中造成不平衡的磁阻。当电动机的定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时，便产生与轴相交链的交变磁通，从而产生交变电势。当电动机转动即磁极旋转，通过各磁极的磁通发生了变化，在轴

的两端感应出轴电压，产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴相交链的磁通交替变化，这种电压是延轴向而产生的，如果与轴两侧的轴承形成闭合回路，就产生了轴电流。一般情况下这种轴电压大约为1-2V。

2．逆变供电产生轴电压

电动机采用逆变供电运行时，供电电压含有高次谐波分量，使定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应从而产生轴电压。

异步电动机的定子绕组是嵌人定子铁芯槽内的，定子绕组的匝间以及定子绕组和电动机机座之间均存在分布电容，当通用变频器在高载频下运行时，逆变器的共模电压产生急剧变化，会通过电动机绕组的分布电容由电动机的外壳到接地端之间形成漏电流。该漏电流有可能形成放射性和传导性两类电磁干扰。而

由于电动机磁路的不平衡，静电感应和共模电压又是产生轴电压和轴电流的起因。当定子绕组输人端突加陡峭变化的电压时，由于分布电容的影响，绕组各点电压分布不均，使输入端绕组接近端口部分电压高度集中而引起绝缘破坏或老化。这种现象一般破坏的部分是定子绕组，电压常集中于侵入的端点部位。此外，由于绕组的电抗较大，输人电压的高频分量将集中于输人端点附近的分布电容上，通过配电线、绕组、机壳间的分布电容到接地线流通电流，形成一个LC串联谐振电路，当其中产生高频谐振电流时，就会产生各式各样的故障。一般通用变频器驱动容量较小的异步电动机时，轴电压的问题可以不考虑，但使用超过200kW的电动机时，特别是已有的风机、压缩机等进行变频调速改造的场合，最好事先确认轴电压的大小，以便及早采取预防措施。

3．静电感应产生轴电压

在电动机运行现场，由于高压设备强电场的作用，在转轴的两端感应出轴电压。

4.静电荷

电动机在运行过程中，负载方面的流体与旋转体运行摩擦而在旋转体上产生静电荷，电荷逐渐积累便产生轴电压。由这种情况产生的轴电压和由磁交变所产生的轴电压在原理上是不同的。静电荷产生的轴电压是间歇的，并且是非周期性的，其大小与运转状态、流体的状态等因素关系很大。如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。

5．外部原因

外部电源的介人产生轴电压。由于运行现场接线

比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。

由上分析，电动机的轴电压、轴电流是由于环绕电动机轴的磁路不对称、转子运转不同心、感生脉动磁通等原因产生的。它会使轴一轴承一机座的回路有轴电流流通，在电动机转子轴两端、轴与轴承之间、轴与轴承对地形成轴电压。根据轴承的种类不同，其耐压程度有所不同，若超过轴承所允许的值，会通过油膜放电或者导电，在轴瓦和轴承处产生点状微孔，并在底部产生发黑现象。严重时会使轴和轴承受到损坏，运行中伴随着强烈的噪声及设备外壳带电等。

二、电动机轴电流的危害

大中型交流电动机采用稀油润滑的滑动轴承，电机轴是沉在油膜上的。正常情况下，转轴与轴承间的润滑油膜起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，不会

产生轴电流。当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜构成回路，产生相当大的轴电流，可达到几百安甚至上千安。由于该金属接触面很小，电流密度大，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑。通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕，严重时足以把轴颈和轴瓦烧坏。

由运行摩擦在轴上产生的静电荷，使轴的电位因被充电而升高。当运转的轴接触到旋转体以外的任何部件时，便通过该部件进行放电。否则就要继续积累电荷，最后产生过高的电压，如果超过轴承油膜的绝缘强度时，电荷在极短的时间内放电。这种现象重复发生的结果，就能使轴受到损伤。

我公司制氧厂有5台空压机电动机，其额定电

压为6kV，自投产以来，多次出现电动机转子轴与轴瓦相接触的部位有不同程度的损伤情况。这种现象不同于轴与轴瓦之间的异常磨损，而是属于某种物质对轴面进行局部的腐蚀。从腐蚀的情况来看属于点腐蚀，斑点面积最大的达到loran产，深度达到

0.9mm。虽然对电动机转子轴进行过车洗和金属喷涂等，但并没有从根本上解决问题。经过分析，排除了机械损伤和化学腐蚀的因素，最后确定为轴电流所致。

三、防止轴电流产生的措施

1．在轴端安装接地碳刷，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，随时将电机轴上的静电荷引向大地，以此消除轴电流。

2.为防止磁不平衡等原因产生轴电流，在非轴伸

端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，切断轴电流的回路。

3．要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘。

4．在机座中除一个轴承座外，其余轴承座及包括所有装在其上的仪表外壳等金属部件都对地绝缘，不绝缘的轴承应装接地电刷以防静电充电。

5.对于由轴交链交变磁通所产生的轴电压，可在电动机一侧的轴承座下加绝缘垫以割断轴与轴瓦之间形成的回路，使轴电流无法产生。但在实际工作中对绝缘垫的作用认识不清，从绝缘垫加装的方法和轴承座与油管道的连接上都不同程度地出现过问题，最后造成绝缘垫起不到绝缘作用，进而形成轴电流。所以我们要经常检查轴承座的绝缘强度，用500V摇表测量，绝缘不得低于0.5MSZo

6.保持轴与轴瓦之间润滑绝缘介质油的纯度，发现油中带水必须进行过滤处理，否则油膜的绝缘强度不能满足要求，容易被低电压击穿。

四、结论

一般通过以上处理，电动机的轴电流微乎其微，对电动机构不成实质危害。现场实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时，效果比较明显，尤其对高压电动机轴电流的防范效果好。

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电动机的主要保护及计算

电动机的主要保护及计算 一、速断保护 1.速断高值： 动作电流高定值Isdg 计算。 按躲过电动机最大起动电流计算，即： Isdg=Krel ×Kst ×In In=Ie/nTA 式中 Krel ——可靠系数1.5； Kst ——电动机起动电流倍数（在6-8之间）； In ——电动机二次额定电流； Ie ——电动机一次额定电流； n TA —— 电流互感器变比。 2. 速断低值：按躲过区外出口短路时电动机最大反馈电流计算。厂用母线出口三相短路时，根据 以 往 实测，电动 机 反馈 电流 的 暂 态 值为 5.8 Isdd=Krel ×Kfb ×In=7.8In 式中 Krel ——可靠系数1.3； Kfb ——区外出口短路时最大反馈电流倍数，取Kfb=6。 3. 动作时间整定值计算。保护固有动作时间，动作时间整定值取： 速断动作时间: tsd=0s. 二、单相接地零序过电流保护（低压电动机） 1. 一次动作电流计算。有零序电流互感器TA0的电动机单相接地保护，一次三相电流平衡时，由 于三相电流产生的漏磁通不一致，于是在零序电流 2 互感器内产生磁不 平衡电流。根据在不同条件下的多次实测结果，磁不平衡电流值均小于0.005Ip(Ip 为平衡的三相相电流)，于是按躲过电动机起动时最大不平衡电流计算，低电压电动机单相接地保护动作电流可取： I0dz=(0.05-0.15)Ie 式中 I0dz ——单相接地零序过电流保护一次动作电流整定值； Ie ——电动机一次额定电流。 当电动机容量较大时可取： I0d z =(0.05-0.075)Ie 当电动机容量较小时可取： I0d z =(0.1-0.15)Ie

电机轴接地

《大氮肥》——大型异步电动机轴电流的分析及防范 频道：电机发布时间：2009-11-10 在大型异步电动机或汽轮机组检修时，如2006年化肥装置空气、合成气、氮气、氨气、二氧化碳五大汽轮机组接地碳刷检修，1998年4月Ⅲ加氢装置原料油泵高压电机抽芯对轴瓦座上电气绝缘的损坏更换，2007年3月对20×104t／a聚丙烯装置ABB的6700 kw的挤压机主电机检修及轴瓦损伤情况检查等发现，检修过程中无论是机械技术人员还是电气专业技术人员，对机组的接地碳刷或滑动轴承瓦座上的电气绝缘情况都不太重视，对由此涉及的轴电流问题也不是很清楚。实际上，大型电机轴承轴电流故障危害极大，会导致轴承的使用寿命缩短，有的运行1～2个月，有的运行几天就会出现噪声和振动。大功率电机一旦出现轴电流，严重的甚至几分钟内轴承就会烧毁，大则导致转轴扫膛。考虑到轴电流对大型电机的影响，有必要对轴电流问题进行分析和探讨。 1轴电压、轴电流的产生 1．1磁路磁场不平衡，有与转轴相交链的旋转磁通存在，产生轴电势交流异步电动机在正弦交变电压下运行时，其转子处在正弦交变的磁场中。当电动机的定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时，便产生与轴相交连的交变磁通，从而产生交变电势。当电动机转动即磁极旋转，通过各磁极的磁通发生了变化，在轴的两端感应出轴电压，产生了与轴相交连的磁通。随着磁极的旋转，与轴两侧的轴承形成闭合回路，就产生了轴电流。一般情况下这种轴电压小于5V，大约为1～2V。磁路磁场不平衡，有以下几种可能的原因： 1)由于某些槽内线圈或导体数或多或少的原因引起。 2)转子运转的不同心，造成定转子气隙分布不均，因此磁路磁阻不均匀。 3)设计及制作工艺方面的原因。如在设计时电动机选择扇形片数与极对数关系不正确；由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。 4)铁芯材料的原因。如果铁芯材料均质性差而且各向异性，则磁路所在区域垂直于磁通密度曰的横截面上曰值分布不均，导致磁路磁阻不均匀。 1．2逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，供电电压含有高次谐波分量，使定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应从而产生轴电压。 异步电动机的定子绕组是嵌入定子铁芯槽内的，定子绕组的匝间以及定子绕组和电动机机座之间均存在分布电容，当通用变频器在高载频下运行时，逆变器的共模电压产生急剧变化，会通过电动机绕组的分布电容由电动机的外壳到接地端之间形成漏电流。该漏电流有可能形成放射性和传导性两类电磁干扰。而由于电动机磁路的不平衡，静电感应和共模电压产生又是产生轴电压和轴电流的起因。当定子绕组输入端突加陡峭变化的电压时，由于分布电容的影响，绕组各点电压分布不均，使输入端绕组接近端口部分电压高度集中而引起绝缘破坏或老化。这种现象一般破坏的部分是定子绕组，电压常集中于侵入的端点部位。

变频电机轴电流的防止

收稿日期:2002-11-20 于晓东 男 1974年生;毕业于佳木斯大学工学院电气工程系电气技术专业,现从事电气技术工作. 变频电机轴电流的防止 于晓东1 李振宇2 李积继 3 1 佳木斯合成实业有限责任公司,黑龙江佳木斯(154007) 2 东芝大连有限公司,辽宁大连(116600) 摘 要 阐述采用逆变器供电的变频电机,因电源存在许多高压脉冲,高频谐波增多,以及电动机铁心磁路不平衡等,在电机绕组和转轴上产生感应电压。为减少轴电流的危害,除电机制造需满足磁路平衡外,提出加装电源滤波器,前后轴承都要绝缘处理等防止变频电动机轴电流危害的措施。 关键词 变频电动机 轴电流 防止 Prevention of Bearing C urrent in Variable Frequency Motor Y u Xiaodong ,Li Zhenyu ,and Li Jiji Abstract The paper discusses that,for the variablei frequency motor fed from the inverter,inducted voltage appears at the winding and shaft because the power supply has many high voltage pulses,the high frequency harmonic increas es,and the magnetic circuit of motor core is not balance.To decrease the harm caused by bearing current,some measures,such as mounting the power filter and insulating the front and rear bearings are presented,in addition that the magnetic circuit is required to be balance in manufacturing the motor. Key words Variable frequency motor,bearing current,prevention. 1 引言 通常在大型电机中特别是采用扇形冲片迭制铁心的电机,如果磁场不对称等易产生轴电流。近年来采用变频调速驱动装置的小电机也出现不容忽视的轴电流,导致小电机的轴承过早损坏,直接影响和降低了电动机运行的可靠寿命,引起电机用户和电机制造厂商的关注。 2 轴电流的危害 变频电机轴端安装的辅助装置如测速计、编码器等,易与两轴承或两轴承之一构成轴电流回 路(见图1轴电流数学模型图)。该轴电流对电机 轴承造成破坏,对测速计、编码器等辅助装置的安全构成威胁 。 图1 轴电流数学模型 在电机正常运转情况下,轴承内形成一层润滑油膜,能起一定的绝缘作用,即使电机运转出现较低的轴电压,也不会产生轴电流。但是当轴电 18 防爆电机 (E XPLOSION-PROOF ELEC TRIC MAC HINE) 2003 年第2期(总第115期) 2003年6月30日出版

轴电压测量及注意事项

发电部关于#1发电机轴电压测量的说明 一、发电机轴电压测量目的： 发电机组由于某些原因引起发电机组轴上产生了电压，如果在安装或运行中，没有采取足够的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，便发生放电，会使润滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。所以在运行中，测量检查发电机组的轴及轴承间的电压是十分必要的，对于检修机组判定轴瓦绝缘是否良好具有重要意义。根据《电力设备预防性试验规程- DL/T 596—1996》，轴电压应小于10V。京海电厂#1发电机运行期间未进行轴电压测量，为了对近2年运行期发电机轴瓦绝缘情况准确判断，建议在B修前对#1发电机轴电压进行测量，发现问题，根据测量结果并在检修期内消除轴瓦隐患，有利于发电机长期稳定运行。 二、产生轴电压的原因 1.由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁阻较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致。 2.高速蒸汽产生的静电 由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。这种轴电压有时很高，可以使人感到麻手，但它不易传导至励磁机侧，在汽机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽机轴上接引接地碳刷来消除。 为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。 三、发电机结构特点 我厂330MW发电机由东方汽轮发电机厂生产。发电机冷却方式为水氢氢。在发电机进行轴瓦座绝缘测量，绝缘值要求最小不得低于0.5MΩ，否则要对轴瓦进行干燥处理，规范轴瓦安装工艺，直至轴瓦对地绝缘合格。

变频电机轴电压与轴电流产生机理分析

变频电机轴电压与轴电流产生机理分析（一） 1 引言 当电动机在正弦波电源驱动下运行时,通过电机轴的交变磁链产生轴电压。这些磁链是由转子和定子槽、分离铁心片之间的连接部分、磁性材料的定向属性和供电电源不平衡等因素引起磁通不平衡而产生的[1]。到90年代，以IGBT为功率器件的PWM逆变器作为电机驱动电源时，电机轴电流问题更加严重，且其产生机理与正弦波电源驱动时完全不同。文献[1]指出，具有高载波频率（例如10kHz以上）的IGBT逆变器导致电动机的轴承比低载波频率的逆变器驱动时损坏更快。Busse较为详细地分析了轴承电流的产生及轴承电流密度与轴承损坏之间的关系[2]，并建立了PWM驱动下的轴承电流电路模型，但该模型未能体现出轴承电流与逆变器开关频率之间的关系。为讨论高频PWM脉冲电压驱动时电机轴电压与轴电流的产生机理，本文在建立轴电压与轴电流电路模型的基础上，分析轴电流产生的条件及形式，并针对逆变器输出电压的特性变化以及电机端有无过电压等情况，通过仿真分析得到不同情况下的轴电压与轴承电流波形。 在抑制轴承电流方面，文献[1]给出的办法用正弦波滤波器将PWM电压转换成正弦波电压，使电机工作在正弦波供电状态下，但该方法所串电感大，系统动态响应慢，同时电感上的压降和功耗增大。本文在逆变器输出端串小电感并辅以RC吸收网络，可有效抑制PWM 逆变器驱动下出现的轴电流。 2 共模电压与轴电压 一般认为，磁路不均衡、单极效应和电容电流是电机中产生轴电压的主要原因[3]。在电网供电的普通电机中，人们一般比较重视磁路不平衡的影响。但在逆变器供电的电机中轴电压主要由电压不平衡，即电源电压的零序分量产生。由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡，电源电压将不可避免地产生零点漂移，该电压将在系统中产生零序电流，轴承则是电机零序回路的一部分。 正弦波电源驱动时，通过计算可知=0。在PWM逆变器驱动下，的值取决于逆变器开关状态，且变化周期与逆变器载波频率一致。事实上，只是共模电压的一种表现形式，由于静电耦合，电机各部分间存在着大小不等的分布电容，因此构成电机的零序回路。根据传输线理论，一个分布参数电路可用等效的具有相同输入输出关系的集总参数π网络模型代替。 因此，电机分布参数电路可用集总参数电路来等效，形成轴电压的绕组--转子耦合部分电路如图2a)所示，其中Vbrg为轴电压，Ibrg为轴承电流，Va，Vb和Vc为电机输入电压。尽管Iws不流过轴承，但它与轴承电流在定子绕组上有相同的路径，势必对轴承电流有所影响。为便于分析，绕组中心点到定子的耦合部分将不予考虑。为计算方便，将图2 a)简化为图2 b)所示等效单相驱动电路模型。图中Z1为电源中点对地阻抗，Z2为旁路阻抗，表征驱动回路中的共模电抗线圈、线路电抗器和长电缆等；R0和L0为定子的零序电阻和电感；Csf、Csr和Crf分别为电机定子对地、定子对转子和转子对地电容；Rb为轴承回路电阻；Cb 和R1为轴承油膜的电容和非线性阻抗；Usg和Urg分别为定子绕组与转子中性点对地电压。 对于采用逆变器供电的电机，当轴承油膜未被击穿时，由于载波频率高，电容的容抗大大减小，与Xcb相比，Rb很小而R1很大，由于PWM驱动电压为非正弦电压，计算时先将其分解，然后分别求取，轴电压有效值为： 3 轴承模型与轴承电流的产生 由于分布电容的存在和高频脉冲输入电压的激励作用，电机轴上形成耦合共模电压。事实上，轴电压的出现不仅与上面两个因素有关，且和轴承结构有着直接关系。转子前后端均

变压器和发电机的保护

对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。 (1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。 (2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。 (3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。 (4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护。 (5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。 (6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。 (7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作,这种保护作为外部短路的后备,也兼作纵差保护的后备保护。 (8)定子绕组过电压保护:用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压,水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。 (9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时,会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部灼伤,因此应装设负序电流保护。 (10)失步保护:反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 (11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。 变压器保护配备一般根据变压器的容量和电压等级。小型变压器配过流和速断保护就够了，甚至可以用熔断器保护；中型变压器（1250kVA以上）可以再加上瓦斯保护；更大的变压器（如6300kVA以上）一般应再配备差动保护。 变压器保护配置的基本原则 1、瓦斯保护: 800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变 压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。 2、纵差保护或电流速断保护: 6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5S。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。 3、相间短路的后备保护: 相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号。一般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。

电机轴电流的分析

电机轴电流的分析 电 机 轴 电 流 的 分 析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性， 根据现场实际运 行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支 架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。 1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重 的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、 硅钢片等叠装因素， 再加上铁芯槽、 通风孔等的存在， 造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴 的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压 脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的 两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、 测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因 如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低 的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压 增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴 电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局 部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小 凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状 是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4 轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与 转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电

电动机的主要保护及计算

电动机的主要保护及计算 一、速断保护 1.速断高值： 动作电流高定值Isdg 计算。 按躲过电动机最大起动电流计算，即： Isdg=Krel ×Kst ×In In=Ie/nTA 式中 Krel ——可靠系数1.5； Kst ——电动机起动电流倍数（在6-8之间）； In ——电动机二次额定电流； Ie ——电动机一次额定电流； n TA —— 电流互感器变比。 2. 速断低值：按躲过区外出口短路时电动机最大反馈电流计算。厂用母线出口三相短路时，根据 以 往 实测，电动 机 反馈电流 的 暂 态 值为 5.8 Isdd=Krel ×Kfb ×In=7.8In 式中 Krel ——可靠系数1.3； Kfb ——区外出口短路时最大反馈电流倍数，取Kfb=6。 3.动作时间整定值计算。保护固有动作时间，动作时间整定值取： 速断动作时间: tsd=0s. 二、单相接地零序过电流保护（低压电动机） 1. 一次动作电流计算。有零序电流互感器TA0的电动机单相接地保护，一次三相电流平衡时，由 于三相电流产生的漏磁通不一致，于是在零序电流 2 互感器内产生磁不 平衡电流。根据在不同条件下的多次实测结果，磁不平衡电流值均小于0.005Ip(Ip 为平衡的三相相电流)，于是按躲过电动机起动时最大不平衡电流计算，低电压电动机单相接地保护动作电流可取： I0dz=(0.05-0.15)Ie 式中 I0dz ——单相接地零序过电流保护一次动作电流整定值； Ie ——电动机一次额定电流。 当电动机容量较大时可取： I0d z =(0.05-0.075)Ie 当电动机容量较小时可取： I0d z =(0.1-0.15)Ie

风力发电机轴电压轴电流的研究。

风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及防范措施 摘要：风力发电机轴承失效频繁发生,在研究应用条件和调查轴承失效的基础上,基本确认了造成轴承失效的根本原因:双馈感应发电机变频驱动所导致的轴承过电流和相应的电腐蚀及润滑、磨损等。本文概述分析了轴电压轴电流产生的原理和造成的危害，详述了对轴电压的抑制措施，并在风电场推广应用，实践验证了轴电流抑制技术的有效性。 关键词：风力发电；轴承；轴电流；解决方案 Wind turbine generator shaft voltage and shaft current on the bearing and preventive measures CHEN Guo-qiang，CHEN Guo-zhong，XXX Shen Hua Ji Tuan Guo Hu(TongLiao)Wind power Abstract：Bearing failures of windturbine generator are occurring frequently. Based on application studies and bearing investigations main root causes have been identified: electrical current passage, electrical erosion respectively, due to frequency converter supply of doubly-fedinduction generator sand lubrication and wear related problems.This paper analyzed the cause of shaft voltage and shaft current and its related harm in doubly-fed wind turbine architecture. Measures to suppress the shaft voltage and shaft current are detailed and put into practice in pilot wind farms. The effectiveness of the measures are approved by field data. Key words:wind power generation；Bearing；Shaft current；The solution 一、研究背景 xx风电场，装有56台华锐SL1500机组，于2015年1月并网发电，在运行的2年中由于发电机轴承的损坏给机组正常运行产生了严重的影响，造成一定的经济损失。经统计2013年共计更换发电机驱动侧轴承19次，年损坏率达28%，更换非驱动侧轴承22次，年损坏率达33%，造成直接和间接经济损失近百万元，因此，研究发电机轴承的损坏原因并提出改进措施显得尤为重要。 二、研究目的

电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施

电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施 摘要：文章介绍了采用滚动轴承的大中型电动机轴电流产生的原因及其对电动机轴瓦造成的损害，并结合实践经验介绍了轴电流烧伤轴瓦的特征及处理方法。 关键词：轴承烧损；电动机；分析；轴电流；措施 某电厂一台新电机为沈阳电机股份有限公司生产，型号为YKK500－4，额定容量为800 kW，额定电压6 kV，额定转速1 490 r/min，额定电流94 A，F级绝缘，其电机轴承为滚动轴承，安装在某炉的二次风机上。自2002年8月24曰首次投运后，电机驱动端轴承温度出现异常，至9月1曰，温度达到86 ℃ ，电机6个测温点报警，同时驱动端振动增大，用远红外测温装置测量电机本体温度为60 ℃，国产黄油润滑脂大量以液体形式流出。因特殊原因，当时该炉不能停运，故只能采取紧急措施，用轴流风机对电机通风降温，电机驱动端轴承温度有所下降。 1检修及试运情况 2002年9月9曰，停炉后对电机进行解体检查，发现转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承严重过热、变黑，轴承及轴承盒内已无润滑油脂，轴承盒内套磨出0.5 mm左右的沟槽，轴承盒外盖止口磨掉1 mm 左右，轴承盒内分布着大量黑色铁末；同时，轴承内套轨道存在大量麻坑，电机本体内外存有大量溢出的黄油，非驱动端NU228E轴承内套轨道上磨出多道划痕。电机轴承小盖及轴承盒磨损严重。 由于电机有振动现象，轴承小盖及轴承盒磨损也非常严重，当时检修人员认为是转子轴承机械配合不好。检修中更换了转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承，非驱动端NU228轴承；更换了与轴承配套的耐高温润滑脂，重新制作了轴承盒并加装新内套。检查电机通风道未发现问题。检修完毕，电机通电运行30 min后，发现驱动端轴承温度已达86 ℃，决定立即停运。解体后发现轴承内套轨道有大量麻点，已不能使用。 2电机轴承烧损原因分析 从2次损坏的轴承内套看，其轨道上都存在大量麻点。仔细观察，发现这些麻点都是由放电产生。引起放电的原因是电机转子存在较大轴电压，在此电压下电机产生严重的轴电流，电流通过转子和轴承时发生放电现象，使轴承内套产生麻点。麻点又使轴承与转子间的摩擦阻力加大，轴承温度迅速上升。在电机首次投运后，曾出现轴承温度异常现象，此温度异常与轴电流引起的麻点有关，温度升高造成了轴承盒与轴承外套配合出现问题，引起轴承与轴承外套相对运动并磨损轴承盒外盖和内套；同时也使得轴承温度继续升高，黄油受热熔化溢出。由于磨损严重，电机驱动端轴承出现位移，造成转子驱动端与非驱动端不同心，轴承径向受力不均，致使轴承滚柱与内套磨出划痕。在第一次检修时，由于轴承小盖及轴承盒磨损非常严重，电机振动明显，机械划伤的痕迹掩盖了大部分放电麻点，再加上轴电流在电机轴承上引起的烧损事故较少，从而使检修人员忽略了轴电流的存在。 由于滚动轴承维护方便、运行可靠，因此在中小型电机中得到广泛应用。但随着滚动轴承制造技术的发展，现代中型、大型电机在制造时也多采用滚动轴承。实际上，采用此种轴承的大、中型电机，只要有轴电流存在，滚动轴承的使用寿命就极其短暂。有的运行1～2月，有的运行几d甚至几h便出现轴承温度高、振动或噪音。因此，必须高度重视此类新投入运行的大、中型电机的轴电流。

电动机缺相运行电流探讨

电动机缺相运行电流探讨 三相异步电动机缺相运行，是低压三相异步电动机最常见的故障。但遗憾的是，教科书和电工手册中对其电流变化情况，只是笼统地定性描述，缺乏具体数据和详细地技术分析。（2004年第10期《电世界》杂志的第44页读者信箱栏目，刊登了施凉奎先生的答重庆侠平问《三相异步电动机在缺相运行时，会导致电动机过电流否？》一文，施凉奎先生认为：缺相运行时的电动机空载或负载电流，一般都要比正常运行时约大√3倍。笔者认为施凉奎先生对三相异步电动机缺相运行电流的分析欠全面，在不同的运行状态下的情况是不一样的。）为了让广大读者对该问题有一个正确的认识，有必要对三相异步电动机缺相运行电流变化规律进行较全面、科学、准确地分析。 三相异步电动机缺相运行，严格地说，可分为定子缺相和转子缺相两种。常见的是定子缺相。本文将对这两类情况的运行电流变化规律进行讨论。 1 定子缺相运行 （1）定子Y接法缺相运行

如图1所示，正常Y接法运行的定子，无论是一相绕组断线，还是一相电源线断线，都形成另两相绕组反串联接在电源单相线电压Ue下，如图4所示。每相绕组承担的电压为0.5Ue。 三相正常运行输入功率Pe为： Pe＝3×（Ue/√3）×Ie×cosφ=√3UeIecosφ 式中Ie为电机的额定相电流。 设cosφ＝常数，在保证电流不超过额定值Ie的条件下，缺相运行电机允许输入功率Pd为： Pd＝2×（0.5UeIecosφ）＝UeIecosφ Pd／Pe＝1／√3＝0.577 （1） 从（1）式可看出，在保证电流不超过额定值Ie的条件下，正常Y接法缺相运行时电机的功率只能达到三相运行时的57.7％。带有某一负载的电机运行中突然缺相运行时，转速会稍微下降，轴负载功率由两相绕组承担，缺相运行电流增大到三相正常运行电流的√3倍（注意不是大√3倍），此时，电机往往工作于过负载状态。（施凉奎先生认为：缺相运行时的电动机空载或负载电流，一般都要比正常运行时约大√3倍。准确地说，三相异步电动机正常Y接法的定子缺相运行时空载或负载电流，约是正常运行时的√3倍。） 注：为保证功率不变，即Pe=Pd,假设正常运行时电流为Ie，缺相时电流为I′，则有√3UeIecosφ=2×（0.5UeI′cosφ）=UeI′cosφ，可得I′=√3Ie。 事实上，在低压小型电动机中，仅4kW以下电动机定子采用Y接法，而大量小型电动机采用的是△接法。 （2）定子△接法缺相运行

变压器、电动机、发电机

变压器与发电机纵连差动保护的区别 1.变压器的绕组有多个绕组如：高压绕组、中压绕组、低压绕组等，从而根据绕组的接线方式分为y/y0/d11、y/y0/y0、d/d0/y11等，导致保护必须考虑因此带来的电流角度变换；又因为有高、低压绕组，而且电流不同，从而在高、低压侧采用不同变比的电流互感器，又导致产生了电流平衡系数。而发电机没有高、低压侧之分，只有定子绕组的引线用于发电，每相定子绕组引出的2个引线的电流在内部无故障时是相同的（相位和幅值），差动保护中没有电流平衡系数。 2.变压器的铁心励磁电流来自电源侧（高压侧），从而在合闸时产生励磁涌流（含有二次谐波，可利用二次谐波进行制动）；而发电机的励磁是采用单独的直流电源提供励磁电流给转子，在定子绕组中不产生励磁涌流，故不用考虑励磁涌流问题。 电动机和发电机都利用了电磁感应的原理，对于一般的发电机和电动机，它们都有转子线圈和定子线圈。 电动机和发电机 我们都知道，导体在切割磁力线的时候会产生电动势，发电机就利用了这个原理，发电机转子中通入励磁电流建立磁场，同时转子在转动（对气轮发电机组来说，转子的旋转是由高温高压蒸汽驱动；对水力发电机组来说转子旋转是由水力驱动），这样转子磁场就是一个旋转的磁场。定子中的导体就不停的切割这个旋转的磁场，从而产生电动势，当接上负载后，就有电流产生，达到了机械能与电能的转换。 另一方面，通有电流的导体在运动的磁场中会受到力的作用，电动机利用了这个原理。在电动机的定子线圈中通入三相交流电，会产生一个旋转的定子磁场，因此转子导体会切割这个旋转的定子磁场，并在转子导体中产生感应电流。定子旋转磁场与这个转子感应电流相互作用，对转子产生电磁力矩，驱动电动机转子旋转。这就实现了电能与机械能的转换 发电机跟电动机。有什么相同之处从结构分析也是一样的，从原理来说一个是机械能转变为电能，一个是电能转变为机械能，所以它们的负载曲线的水平坐标含义不一样，发电机X轴是电压。电动机是转速，对发电机来说空载时电压高，输出额定功率，要保证额定电压，对电动机来说空载时转速高，输出额定功率，要保证是额定转速（同步电动机除外），因此在设计发电机及电动机时设计参数及指标是有差异，如果用电动机作发电机用是可以的，但是它发电的电压特性不可能达到真正发电机的要求，输出功率会减小，这就是区别。 有三个相同之处：1、定子绕组分布原则相同（三相两极）；2、借助能量转化的媒体相同；3、矢量分析图相同 电动机、发电机和变压器的区别 电动机、发电机和变压器的区别 电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。伺服马达 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用松下伺服电机是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 变压器，在有的书上称之为静止的电机。从电机的定义发现，这么说也有它的道理的。

高压电动机轴电压的产生及其对策

高压电动机轴电压的产生及其对策 摘要大容量电动机重新组装时易出现装配质量问题，例如轴电压对电动机会产生损坏。本文就高压电动机轴电压的产生及故障现象进行了分析，并提出了应对措施。 关键词轴电流；轴电压；电腐蚀 容量超过100kw的大、中型电动机和采用变频器供电的电动机，其特殊点在于转子需要定期抽出，进行保养，再组装起来继续使用。然而，有时会因此而发生装配质量问题，例如发生气隙不均匀等问题，使电动机运行时，在转子轴向产生数伏的电动势。在轴电动势的作用下，两侧轴承和大地等形成电流回路，这就是所谓轴电流。轴电流将对轴承造成损伤，从最初出现异常噪声和震动，直至发展到完全损坏。 有的电动机在制造时就设置了轴电流防止装置，设置时，应对轴电压进行测量，有利于设备的保全。 1 状况 有两台电动机相对安装，并带动负载机械做功，运行2年来一切正常，按规定，将转子1年两次抽出，进行保养后再组装起来继续运行。 该三相感应电动机额定电压3.3kw、额定功率600kw、额定频率60Hz、级数6，开启型、自空冷式，使用滑动轴承，轴承的润滑油用油泵来循环。 保养后2个多月，感到其中一台电动机的声音有异常，测定其噪声达90方。对现场的调查情况如下。 1）混杂在电动机旋转声音中，还能听到一种很尖厉的异常噪声。再一次测量噪声时，在距离电动机1m处，噪声值增加到95方。 2）在这种状态下，电动机的温度、负载电流、轴承温度等均未发现异常。电动机就这样又继续运行了1个月，在此期间只是感觉到电动机本体开始发出的异常振动，仍未发现其他问题。 3）为了调查电动机产生噪声和振动的原因，人为地提高负载和降低负载，但电动机的异常声音没有变化。为此，让这台异常的电动机在空载的情况下单独运行。可以确认，电动机非负载侧的轴承是异常噪声的发生源。无论是电动机空载运行还是负载运行，这种异常噪声基本上没有变化。 电动机在上述状态下又继续运行了6个月后，在例行的定期保养时，将轴承拆下检查发现，非负载侧推力轴承的滚子全部出现茶褐色的不规则筋道，用手触

变频电机轴电压与轴电流的产生机理分析

变频电机轴电压与轴电流的产生机理分析 1.当电动机在正弦波电源驱动下运行时,通过电机轴的交变磁链 产生轴电压。这些磁链是由转子和定子槽、分离铁心片之间的连接部分、磁性材料的定向属性和供电电源不平衡等因素引起磁通不平衡而产生的[1]。到90年代，以igbt为功率器件的pwm逆变器作为电机驱动电源时，电机轴电流问题更加严重，且其产生机理与正弦波电源驱动时完全不同。文献[1]指出，具有高载波频率（例如10khz以上）的igbt逆变器导致电动机的轴承比低载波频率的逆变器驱动时损坏更快。busse较为详细地分析了轴承电流的产生及轴承电流密度与轴承损坏之间的关系[2]，并建立了pwm驱动下的轴承电流电路模型，但该模型未能体现出轴承电流与逆变器开关频率之间的关系。为讨论高频pwm脉冲电压驱动时电机轴电压与轴电流的产生机理，本文在建立轴电压与轴电流电路模型的基础上，分析轴电流产生的条件及形式，并针对逆变器输出电压的特性变化以及电机端有无过电压等情况，通过仿真分析得到不同情况下的轴电压与轴承电流波形。在抑制轴承电流方面，文献[1]给出的办法用正弦波滤波器将pwm电压转换成正弦波电压，使电机工作在正弦波供电状态下，但该方法所串电感大，系统动态响应慢，同时电感上的压降和功耗增大。本文在逆变器输出端串小电感并辅以rc吸收网络，可有效抑制pwm逆变器驱动下出现的轴电流。

2.共模电压与轴电压一般认为，磁路不均衡、单极效应和电容电流是电机中产生轴电压的主要原因[3]。在电网供电的普通电机中，人们一般比较重视磁路不平衡的影响。但在逆变器供电的电机中轴电压主要由电压不平衡，即电源电压的零序分量产生。由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡，电源电压将不可避免地产生零点漂移，该电压将在系统中产生零序电流，轴承则是电机零序回路的一部分。正弦波电源驱动时，通过计算可知=0。在pwm逆变器驱动下，的值取决于逆变器开关状态，且变化周期与逆变器载波频率一致。事实上，只是共模电压的一种表现形式，由于静电耦合，电机各部分间存在着大小不等的分布电容，因此构成电机的零序回路。根据传输线理论，一个分布参数电路可用等效的具有相同输入输出关系的集总参数π 网络模型代替。因此，电机分布参数电路可用集总参数电路来等效，形成轴电压的绕组--转子耦合部分电路如图2a)所示，其中vbrg为轴电压，ibrg为轴承电流，va，vb和vc为电机输入电压。尽管iws 不流过轴承，但它与轴承电流在定子绕组上有相同的路径，势必对轴承电流有所影响。为便于分析，绕组中心点到定子的耦合部分将不予考虑。为计算方便，将图2a)简化为图2b)所示等效单相驱动电路模型。图中z1为电源中点对地阻抗，z2为旁路阻抗，表征驱动回路中的共模电抗线圈、线路电抗器和长电缆等；r0和l0为定子的零序电阻和电感；csf、csr和crf分别为电机定子对地、定子对转子和转子对地电容；rb为轴承回路电阻；cb和r1为轴承油膜的电容和非线性阻抗；usg和urg分别为定子绕组与转子中性点对地电压。对于采

电机电流计算

已知变压器容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀 a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀 b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数” 显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。 高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为，效率不，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电源电压数去除、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以系数。 （5）误差。由口诀c 中系数是取电动机功率因数为、效率为而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推导出的5个专用口诀，容量（kW）与电流（A）的倍数，则是各电压等级（kV）数除去系数的商。专用口诀简便易心算，但应注意其误差会增大。一般千瓦数较大的，算得的电流比铭牌上的略大些；而千瓦数较小的，算得的电流则比铭牌上的略小些。对此，在计算电流时，当电流达十多安或几十安时，则不必算到小数点以后。可以四舍而五不入，只取整数，这样既简单又不影响实用。对于较小的电流也只要算到一位小数即可。 *测知电流求容量

(完整版)高压变频器电动机保护的配置

高压变频器电动机保护的配置 根据国家能源政策的要求，节能减排工作已全面展开，而在大型火力发电厂，厂用电率的降低势在必行。对于占厂用电绝大部分的高压电动机来说，节能领域的重要技术措施就是高压变频技术的应用。随着电力电子技术的发展，变频器在电厂得到了广泛应用。目前的新建电厂，重要辅机如风机、水泵等，一般均要求考虑配置变频器拖动；越来越多的已建电厂正在进行或已完成高压电动机采用变频器的改造。高压电动机采用采用变频器拖动后，电动机保护如何配置才能保证机组安全可靠的运行，成为电厂、设计院、保护厂家关注的问题。 1传统电动机保护配置 异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障；不正常运行状态主要有过负荷、堵转、起动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此，对于高压电动机，根据规程以差动保护或电流速断为主保护，以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。 2目前变频器电动机保护配置 发电厂为保证系统的可靠性，高压电动机一般采用变频器带工频旁路，以便即使在变频器检修时也可通过工频旁路，保证电动机的正常运行。图1为现场高压电动机变频器改造的示意图，其中K1、K2开关保证变频器检修时，与主回路无接触点，此时K3开关闭合，电动机通过旁路运行。 当电动机通过旁路运行，此时由厂用电中高压母线工频电压直接驱动电动机，进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及电动机本体。因此，此时应该按照常规电动机保护的要求配置电动机保护，有差动保护要求的，需要配置电动机差动保护。

当旁路开关K3断开，电动机由变频器拖动时，进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及变频器。由于目前发电厂使用的变频器一般由整流变压器、控制柜等部分构成，即进线开关QF处保护装置的保护对象是开关出线以及整流变压器。此时电动机成为与厂用电母线隔离后高压变频器的负荷，因而电动机的保护应由高压变频系统的控制器实现。对于6～10kV整流变压器，一般对其配置常规变压器后备保护，在整定时和常规变压器略有差异。此时电动机常规差动保护由于开关处电流和电动机中性侧电流频率不一致，无法进行差动保护，只能退出。 前一般变频器电动机保护配置有：电动机保护测控装置、电动机差动保护装置、变压器保护测控装置。电动机保护装置和变压器保护装置通过旁路开关进行功能的投退：即旁路开关断开，此时为变频器拖动电动机方式，变压器保护装置投入，电动机保护装置和电动机差动保护装置退出；当旁路开关闭合，此时为工频电网直接拖动电动机，电动机保护装置和电动机差动保护装置投入，变压器保护装置退出。 目前此种保护配置方式主要存在两个问题： (1)对于2000kW以上的电动机，需要配置差动保护。因此，在变频器拖动电动机情况下，电动机差动保护退出，保护的可靠性受到影响。 (2)任意时刻，变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用，降低了装置的使用效率。 3变频器电动机差动保护 在使用变频器拖动电动机的情况下，传统电动机差动保护无法使用的原因为：电动机机端CT为图1中开关柜处的CT1和电动机中性侧CT即CT3这两处CT的电流频率不相同。文献提出采用磁平衡差动保护来实现，但实际中存在几个问题：