負載電動機保護斷路器整定值研究

李浩軍 徐正喜 吳大立 魏華

(1. 91278部隊， 大連 116041； 2. 武漢第二船舶設計研究所，武漢 430064)

船舶電力系統為全船負載設備提供電能[1～3]，其中絕大多數負載設備為電動機拖動設備，為保證負載電動機能正常運行，其保護斷路器保護整定至為重要。既要考慮短路保護的準確性，又要確保在各工況下包括在岸電供電的情況下能正常啟動與運行。

1 保護整定原則

為了對負載電動機保護，其保護斷路器整定應考慮如下因素：

1） 斷路器應能在船上電力系統供電的情況下能正常啟動與運行；

2） 斷路器應能在岸電供電的情況下能正常啟動與運行；

3） 斷路器應在電動機金屬性短路或非金屬性短路情況下實現保護；

4） 斷路器在其它支路發生短路時不因電動機反饋電流而跳閘；

5） 斷路器的選取應能對線路實現保護。

2 保護器械選擇與特性分析

在船用電力系統中，負載電動機保護斷路器都選用塑殼式斷路器，目前船用斷路器可選的系列主要有DZ28系列與DZ48系列，下面主要對DZ48系列塑殼斷路器特性進行分析。

H-DZ48熱磁型塑殼斷路器由絕緣外殼、操作機構、脫扣機構、觸頭滅弧系統和附件等組成。附件包括分勵脫扣器、欠電壓脫扣器、輔助觸頭、報警觸頭和插入式安裝臺。

H-DZ48熱磁型塑殼斷路器具有熱—電磁脫扣器，分為作配電保護用的 P型、作電動機保護用的 D型、僅有電磁脫扣器的 S型和僅有熱保護的 R型。該熱磁型斷路器只有長延時保護和瞬時保護，其長延時過電流脫扣器的保護特性采用反時限特性，瞬時過電流脫扣器采用電磁式結構。H-DZ48系列熱磁型塑殼斷路器按電流等級分為63 A、100 A、200 A和400 A，就額定極限短路分斷能力來說，除了 H-DZ48-63為 12 kA，其余等級的均為35 kA。H-DZ48系列熱磁型斷路器瞬時過電流保護特性見表 1。該斷路器主要用于底層級配電板以及電力配電箱，作為負載的保護開關。

表1 H-DZ48系列熱磁型斷路器瞬時過電流保護特性

3 斷路器保護整定

3.1 負載電動機啟動電流分析

目前船用電動機 JY-H系列堵轉電流與額定電流之比在 7.5至 8.9范圍內，JYDD系列電動機堵轉電流與額定電流之比大約為 5.5。如何選取斷路器瞬時整定值？從斷路器系列樣本有兩種可以選擇，一是配電保護型，另一時電動機保護型。如選用的是 JY-H系列電機，由于在額定電壓下啟動電流達到8到9倍電機額定電流，考慮在岸電供電的情況下，其電壓可能高達 120%額定電壓，還要考慮斷路器瞬時整定誤差±20%，所以一般選取電動機保護型斷路器，其脫扣器額定電流應滿足：

如選用的是 JYDD系列電機，由于在額定電壓下啟動電流達到 5.5倍電機額定電流，考慮在岸電供電的情況下，其電壓可能高達 120%額定電壓，還要考慮斷路器瞬時整定誤差±20%，所以可以選取配電保護型斷路器，其脫扣器額定電流應滿足：

3.2 斷路器瞬時保護出廠整定

塑殼式斷路器瞬時保護出廠整定是根據標準GJB5329進行整定的，在出廠整定過程中，一般采用兩相進行整定，與實際啟動電流或三相短路而言是有差別的，對某船電機啟動電流進行了實際監測，實際啟動電流最大值小于塑殼式斷路器瞬時保護不動作值，但實際斷路器就跳閘了，經對該斷路器進行三相試驗，三相整定值與兩相整定值進行了試驗與分析，其結果兩相整定值比三相整定值大了 7%。因此在進行保護整定時還應考慮該因素。

3.3 電動機反饋短路電流[4,5]

一臺 37 kW 電動機短路反饋電流的仿真波形見圖1，仿真峰值電流852 A 。按JT/T 101－1991（原 GB 3321-82）方法計算最大非對稱短路電流峰值：833.4 A，最大非對稱短路電流有效值：494.5 A。相當于額定電流6.8倍。即使選用配電型斷路器也可以保證反饋電流不會使得非故障支路跳閘。

圖1 某37 kW電動機短路反饋電流

3.4 瞬時保護與啟動電流匹配分析

電動機瞬時保護主要是用于對付金屬性低阻抗故障，能迅速將故障電動機切除，以減少對系統和設備的危害。對于非金屬高阻抗短路，其短路電流可能小于電動機啟動電流，僅依靠瞬時保護無法切除故障，但由于斷路器本身具有過載保護功能，比如在 6倍額定電流下小于 32 s可以跳閘，在進行瞬時保護整定時還應考慮該因素。

4 結束語

本文對負載電動機保護斷路器瞬時整定進行了全面分析，提出了對負載電動機保護斷路器整定時應綜合考慮電動機的啟動電流倍數、塑殼式斷路器特性、塑殼斷路器出廠整定標準以及系統保護等綜合因素。

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