繼電保護(hù)及整定計(jì)算方法

夏爽

摘要：此文簡(jiǎn)單介紹了高壓電機(jī)的具體使用情況，詳細(xì)分析了高壓電機(jī)機(jī)電保護(hù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，并研究了電機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：高壓電機(jī);繼電保護(hù);整定計(jì)算

高壓電動(dòng)機(jī)作為生產(chǎn)中的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，隨著單機(jī)容量的不斷增大和應(yīng)用越來(lái)越廣泛，要求對(duì)其實(shí)行有效保護(hù)，防止電動(dòng)機(jī)故障引起損壞及對(duì)電力系統(tǒng)的影響。高壓電機(jī)作為防城港碼頭輸送設(shè)備的主要大功率驅(qū)動(dòng)設(shè)備，對(duì)我港生產(chǎn)量的提高發(fā)揮了非常重要的作用。為了保證高壓電機(jī)既能滿足生產(chǎn)要求，又能有效的防止電機(jī)故障引起損壞及對(duì)電力系統(tǒng)的影響，合理的選擇繼電保護(hù)方式及整定值計(jì)算至關(guān)重要。

一、高壓電機(jī)使用工況

目前，防城港所有的高壓電機(jī)均為江特公司生產(chǎn)的YKK-450/10kV系列電機(jī)，主要用于皮帶輸送設(shè)備。高壓電機(jī)采用熔斷器+真空接觸器的供電控制模式（簡(jiǎn)稱F-C回路）[1]。電機(jī)安裝在露天環(huán)境下，由于當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)俚湫偷臒釒ШＱ髿夂?，空氣鹽度較大，夏季高溫多雨，春季霧天較長(zhǎng)，再加上散貨特點(diǎn)，生產(chǎn)時(shí)的場(chǎng)地?zé)焿m較大，電機(jī)使用工況較為惡劣。如果維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，或者繼電保護(hù)設(shè)置不合理，有可能引發(fā)嚴(yán)重故障，損壞高壓電機(jī)。

二、高壓電機(jī)繼電保護(hù)的選擇

（一）電流速斷保護(hù)

當(dāng)高壓電機(jī)發(fā)生相間短路時(shí)，會(huì)瞬間產(chǎn)生巨大的短路電流，對(duì)電機(jī)的損害也最為嚴(yán)重，并使供電網(wǎng)絡(luò)電壓降低，影響其它負(fù)荷的正常工作。因此，要求采用無(wú)時(shí)限動(dòng)作的電流速斷保護(hù)，這是高壓電機(jī)的主保護(hù)[2]。

（二）負(fù)序電流保護(hù)

高壓電機(jī)發(fā)生定子繞組匝間短路時(shí)，電機(jī)損害也是比較嚴(yán)重的。檢測(cè)電機(jī)發(fā)生定子繞組匝間短路時(shí)產(chǎn)生的電流負(fù)序分量，可簡(jiǎn)單可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的保護(hù)。同時(shí)，這一方式還可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電機(jī)三相不平衡運(yùn)行等故障的保護(hù)，也是高壓電機(jī)的主保護(hù)之一[3]。

（三）零序電流保護(hù)

防城港的高壓電機(jī)的供電系統(tǒng)中性點(diǎn)均是不接地的，雖然定子繞組的單相接地短路危險(xiǎn)性較小，但考慮到變電站到高壓電機(jī)有一定的距離，電纜單相接地短路的故障相對(duì)較多的實(shí)際情況，因此仍裝設(shè)零序電流保護(hù)用于單相接地保護(hù)。

（四）過(guò)負(fù)荷保護(hù)

主要用于電機(jī)過(guò)載的保護(hù)，利用電機(jī)過(guò)載時(shí)產(chǎn)生的較大電流實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作（即過(guò)電流保護(hù)），但受動(dòng)作時(shí)限的設(shè)置，只能作為高壓電機(jī)的后備保護(hù)[4]。

（五）低電壓保護(hù)

為保證生產(chǎn)安全，防城港的高壓電機(jī)均不允許低壓起動(dòng)，在系統(tǒng)供電容量不足及系統(tǒng)突然停電時(shí)，低電壓保護(hù)將動(dòng)作，將高壓電機(jī)從電網(wǎng)中自動(dòng)斷開。

三、電機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算

（一）微機(jī)保護(hù)裝置

目前防城港采用的是德力西的CDMA200和南自的PDS766A電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，不同的裝置在同一保護(hù)上的整定計(jì)算上有一定的差異，這將在下面分別闡述。

（二）整定計(jì)算的基本參數(shù)

由于整定計(jì)算的需要，高壓電機(jī)常使用到下面幾個(gè)基本參數(shù)：IN電機(jī)額定電流，TN電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，Imax電機(jī)最大起動(dòng)電流。

（三）保護(hù)的整定計(jì)算

1.電流速斷保護(hù)整定計(jì)算（保護(hù)動(dòng)作時(shí)T均取0s）

通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置控制真空接觸器通斷，當(dāng)使用CDMA200微機(jī)保護(hù)裝置時(shí)，其電流速斷動(dòng)作值按躲開電機(jī)最大起動(dòng)電流Imax計(jì)，即：I=7.21N。當(dāng)使用PDS766A微機(jī)保護(hù)裝置時(shí)，根據(jù)電機(jī)啟動(dòng)和正常運(yùn)行的不同情況，其程序自動(dòng)設(shè)置兩個(gè)電流速斷動(dòng)作值：I1（電機(jī)起動(dòng)時(shí)使用）、12（電機(jī)起動(dòng)正常運(yùn)行后使用），因此I1、12的整定計(jì)算應(yīng)為：

I1=7.2IN，I2=2.5IN

2.負(fù)序電流保護(hù)整定計(jì)算

由于產(chǎn)品功能的不同，目前，CDMA200型微機(jī)保護(hù)裝置采用的是1段式定時(shí)限保護(hù)，整定計(jì)算為：I=0.71N，T=0.3S。而PDS766A裝置采用的是反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)，整定計(jì)算為：

t=80tp/[（I2/Ip）2-1]

其中12為電機(jī)實(shí)測(cè)電流，Ip為電流基準(zhǔn)值，一般取0.7IN，tp為時(shí)間常數(shù)，一般取0.6S。

3.零序電流保護(hù)整定計(jì)算

由于防城港的高壓電機(jī)中性點(diǎn)不接地，因此只有接地電流在10A以上時(shí)，短路電流對(duì)其鐵芯才有影響，因此零序電流保護(hù)統(tǒng)一整定為：3I0=10A（一次值），保護(hù)動(dòng)作時(shí)限T均取0s。

4.過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算

目前，防城港的高壓電機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)均是通過(guò)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)實(shí)現(xiàn)，無(wú)論南自或德力西的微機(jī)保護(hù)裝置，其定時(shí)限過(guò)流保護(hù)均系電機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后（即>TN）才投入，其動(dòng)作電流整定計(jì)算如下：

I=K×I

K為可靠系數(shù)，在不少繼電保護(hù)資料中，一般推薦K=KK×KX/KF（KK為可靠系數(shù)，取1.2，KX為繼電器返回系數(shù)，取0.85，KF為電流互感器結(jié)線系數(shù)），按此計(jì)算，K應(yīng)取2～2.5。但筆者認(rèn)為，這有所偏大[5]。根據(jù)防城港的設(shè)備狀況，其皮帶機(jī)長(zhǎng)度最長(zhǎng)不超過(guò)1.2km，其額定流量為3600t/h。在額定流量?jī)?nèi)，其高壓電機(jī)電流一般不會(huì)超過(guò)IN，當(dāng)皮帶以2000t物料起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)時(shí)間一般最大不會(huì)超過(guò)10s，因此，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，可靠系統(tǒng)K統(tǒng)一取1.5，動(dòng)作時(shí)限統(tǒng)一整定為T=0.5s。

5.低電壓保護(hù)整定計(jì)算

根據(jù)廠家提供的參數(shù)，高壓電機(jī)在0.8UN以下時(shí)不宜再工作，因此其保護(hù)值可整定為：U=80V（二次值），動(dòng)作時(shí)限T=0.5s。

四、結(jié)束語(yǔ)

高壓電機(jī)的繼電保護(hù)整定，是一項(xiàng)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的工作。目前，防城港的高壓電機(jī)所設(shè)置的繼電保護(hù)，基本上可保證高壓電機(jī)在發(fā)生故障后，迅速地從電網(wǎng)中切除，有效的保護(hù)了高壓電機(jī)。但目前國(guó)內(nèi)外除電機(jī)發(fā)熱保護(hù)外，其它保護(hù)都難以在電機(jī)要發(fā)生故障前，提前動(dòng)作或報(bào)警，如何更有效地保護(hù)高壓電機(jī)，仍是一個(gè)需努力探討的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]解奎元.繼電保護(hù)整定計(jì)算方法的研究及優(yōu)化[J].機(jī)電信息，2019（17）：79-80.

[2]符云，陳大華，鄭秋元，黃歡.基于電網(wǎng)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)分區(qū)的繼電保護(hù)一體化整定計(jì)算方法淺析[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2019，38（02）：174-176+185.

[3]王慧芳，陳夢(mèng)驍，沈紹斐，何奔騰.繼電保護(hù)整定計(jì)算電源運(yùn)行方式優(yōu)化選擇方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2018，52（09）：1753-1761.

[4]趙文博，李文斌，李暢.電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)原理分析及整定計(jì)算[J].化工管理，2018（24）：156-157.

[5]顏全椿，楊宏宇，李辰龍.發(fā)電廠繼電保護(hù)中IEC反時(shí)限特性級(jí)差配合的整定計(jì)算方法[J].電氣技術(shù)，2017（05）：63-67.