并联运行电动机短路故障仿真及保护对策

2台并联运行的异步电动机,当一台电动机发生三相或两相短路故障被电流速断保护装置切除时,会引起另外一台正常运行的电动机电流增大,超过其额定电流4倍以上,导致正常运行电动机的速断保护误动作而跳闸。基于Matlab建立2台异步电动机并联运行时短路故障的仿真模型,研究分析了产生上述情况的机理、不同类型故障的影响程度及故障信号特征,并提出了带方向元件的电流速断保护的新方案,该方案既防止了正常运行电动机电流速断保护的误动作,又不影响故障电动机电流速断保护的正确动作。动模试验证明了该方法的正确性。 在现代电力系统中，异步电动机以其结构简单、成本低廉和运行可靠等特点，在工业领域得到广泛应用，尤其是在大型工厂中，异步电动机通常采用并联运行模式以满足更高的功率需求和确保系统可靠性。然而，当并联运行的电动机发生短路故障时，这种运行模式可能引发一系列连锁反应，对系统的稳定性和安全性构成严重威胁。因此，对并联运行电动机短路故障进行深入研究，并提出有效的保护对策，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要的实际意义。 本文以两台并联运行的异步电动机为研究对象，通过建立Matlab/Simulink仿真模型，模拟了不同类型的短路故障，并对故障发生时的系统动态响应进行了深入分析。研究发现，当其中一台电动机发生三相或两相短路故障时，由于并联运行带来的负载不平衡，未发生故障的电动机会出现电流急剧增加的现象，其值甚至可能超过额定电流的四倍以上。这种异常增大的电流会引起正常运行电动机的速断保护装置误动作，从而导致不必要的停机，影响生产效率和系统可靠性。 针对上述问题，本文提出了一个创新的保护对策，即带方向元件的电流速断保护方案。这一方案的核心优势在于能够准确判断故障电流的方向，从而有效区分故障电动机和正常电动机。当并联的电动机中有一台发生短路故障时，该保护方案能够确保故障电动机的电流速断保护正确动作，及时切除故障源，同时避免正常电动机的保护误动作，从而提升整个系统的保护效率和可靠性。 为了验证新提出的保护方案的实际效果，进行了动态模型试验。试验结果证明了该方案能有效防止正常运行电动机的保护误动作，同时也能够准确地检测并隔离故障电动机，极大提高了系统的可靠性。这一新策略不仅减少了因误动作导致的经济损失，还提升了整个电力系统的运行稳定性。 本文通过仿真分析并联电动机短路故障的机理，揭示了故障对正常电动机的影响，并提出了一种创新的带有方向元件的电流速断保护方案，有效解决了传统保护策略中存在的问题。这一研究成果不仅为电力系统设计和维护提供了新的理论依据，而且在实际应用中具有显著的效益，有助于提升电力系统的整体安全性和运行效率，对于电力行业的健康发展具有重要的促进作用。